Расчет прочности детали (Алгоритм решения задачи)

Алгоритм решения задачи№1

1.  По рисунку, соответствующему задаче, установить положение опасного сечения d_оп  данной детали;

2.  Определить параметры напряжений: s_мах, s_min, s_a, s_m, R (параметры цикла определяются алгебраически, с учетом знаков действующих напряжений):

s_мах =  - максимальные [растягивающие ("положительные")] напряжения цикла, МПа;

s_min =  - минимальные [сжимающие ("отрицательные")] напряжения цикла, Мпа;

s_a =  - амплитудные напряжения цикла, Мпа;                     

s_m = - средние напряжения цикла, Мпа;                  

R = - коэффициент асимметрии цикла;

3.  Механические характеристики заданного материала: s_В, s_Т[*, П1, с.72-77]; s_-1 –предел выносливости [*, с.77, табл.1.9] или по формуле: ;;

4.  Построить циклограмму напряжений (рис.1 – по ПЗ);

5. Определение К – коэффициента снижения предела выносливости, отражающего влияние различных факторов на сопротивление усталости:  [*, с.21, (10)];

;

Входящие в него параметры (факторы):

К_s - эффективный коэффициент концентрации [*, с.21-22; 79-84];

К_d – учитывает размеры детали ("масштабный фактор") [*, с.22-24; с.85, рис.3.7];

К_F – учитывает качество обработки поверхности ("фактор шероховатости")[*, с.24-26; с.85, рис.3.8];

К_V – учитывает поверхностное упрочнение деталей ("фактор упрочнения")[*, с.26-29; с.86];

К_А – учитывает влияние анизотропии [*, с.87];

6. Определение предела выносливости детали  s_--1Д [*, с.20,(6)];

7. Определение предела выносливости детали при коэффициенте асимметрии R [*, c. 33 (29)]  и коэффициентов чувствительности материала к асимметрии цикла y_s (для материала) и y_sД (для детали) [*, с. 31, (27) и (28) соответственно]:

 (для образца) и y_sД= (для детали);

Примечание 1: ВНИМАНИЕ! Указанная формула для y_s справедлива при –1 £ R£ 0; если установленное значение R находится в пределах 0< R £ 1, значение y_s рекомендуется определять из выражения   y_s =;

Углы наклона аппроксимирующих прямых (при построении диаграммы предельных амплитуд) определяются соответственно:  и ;

8. Определение коэффициента долговечности ("фактор времени") - учитывает кол-во циклов нагружения детали:  ; где N_G - принимается равным 2∙10⁶ циклов; N_i – рабочее число циклов (заданное в исходных данных) [*, с.30, (23) и (25)];

Показатель степени усталостной кривой Веллера определяется:

 где С = 5 + σ_В/80 (МПа);

Примечание 1: если по расчету получается, что К₀ < 0, принимаем К₀ = 1,0

9. Определение опасного (предельного) напряжения детали  - предела выносливости детали при цикле  асимметрии R:

s_RД = или  s_RД = ;

10. Определение опасного (предельного) напряжения детали с учетом времени - предела ограниченной выносливости детали при установленном коэффициенте  асимметрии R:

s_RДN = ;                                 {s_RДN =s_RД∙ К₀ }           [*, с.31, (26)];

11. Определение запаса прочности детали:

- по циклической (усталостной прочности)     s_a ³ [s_a];

где s_а =  = ;

- по статической прочности     s_t ³ [s_t];

где s_t =  = ;

Нормативные коэффициенты запаса по усталостной [s_a] и статической прочности [s_t] выбираются по таблицам [*, П6, с.87], в зависимости от свойств материала;

12. Построение диаграммы предельных амплитуд

Для построения диаграммы используются механические характеристики: s_В; s_Т; s_-1; s_-1Д и параметры: g_s = arctgy_s; g_sД = arctgy_sД; j = arctg. [Образец диаграммы предельных амплитуд см. в файле "Пример оформления ПЗ"];

Примечание 2: Целесообразно, вместо s_-1 и  s_-1Д, при построении диаграммы предельных амплитуд использовать характеристики s_-1N = s_-1×К₀ и s_-1ДN = s_-1Д× К₀ соответственно.

Используя построенную диаграмму, определить (графическим способом) значения s_а^гр и s_t^гр и сравнить их с расчетными значениями s_а и s_t, (найденными в п.11);

13. Сделать вывод (заключение) о работоспособности детали.

* -  Литература: Комков В.Н. Основы расчета на прочность деталей машин, Л., 1988