где Я. — константа, подлежащая экспериментальному определению.
Так, для данных, приведенных в табл. 2.2, получаем, что К 2,89. Теперь параметры а и vp могут быть определены для любого сочетания напряжений giи ст2.
3. Способы повышения сопротивления усталости конструкций
Описанные выше характеристики сопротивления усталости материалов определяются при испытании небольших по размерам и специально подготовленных образцов. Реальные же элементы конструкций, изготовленные из этих материалов, отличаются от испытанных образцов геометрическими размерами, технологией изготовления, условиями работы, наличием концентраторов напряжений и поэтому имеют существенно отличные от них характеристики сопротивления усталости. Учет этих реальных особенностей изготовления и эксплуатации элементов конструкций в расчетах связан с проведением теоретических и экспериментальных исследований по выявлению количественных соотношений между различными факторами и сопротивлением усталости натур-
ных элементов конструкций в целом [21, 31). Помимо этого, реальные конструкции состоят из ряда отдельных элементов, соединенных в узлы, от удачного конструирования которых в значительной степени зависит сопротивление усталости всей конструкции в целом.
Дли примера в табл. 3.1 приведены различные схемы узлов конструкций и указаны использованные принципы, положенные н основу их более рационального конструирования. Анализ приведенных схем и опыта создания машин с повышенным ресурсом позволяет сформулировать следующие основные принципы рационального конструирования узлов машин.
1. Уменьшение отрицательного влияния концентраторов напряжений на сопротивление усталости конструкции путем выведении их в менее нагруженные зоны. Так, в случае схемы 1.1 (табл. 3.1) сварной шов из зоны с максимальными напряжениями изгиба выведен на нейтральную линию. В схеме 1.2 заклепки также приближены к нейтральной линии.
2. Конструктивное снижение концентрации напряжений путем исключения резких перепадов жесткостей и обеспечения плавного изменения профилей сечений. Так, в схеме 2.1 (см. табл. 3.1) левый сварной шов переведен в зону меньшей жесткости конструкции, а концентрация напряжений в зоне правого
, сварного шва уменьшена за счет подреза свариваемой детали под сварной шов и переноса сопряжения двух внутренних цилиндрических поверхностей из зоны влияния сварного шва. В схеме 2.2, отодвигая начало сварного шва от краев соединяемых листов, добиваются уменьшения концентрации напряжений в наиболее опасных зонах—на концах сварного шва. В схеме 2.3 переход от треугольных косынок к трапецеидальным обеспечивает уменьшение концентрации напряжений в зоне стыка двух соединяемых деталей за счет устранения пересечений сварных швов.
3. Уменьшение нормальных напряжений стесненного кручения тонкостенных стержней открытого профиля в зоне их закрепления по торцам достигается заменой этих стержней в наиболее нагруженных зонах тонкостенными стержнями закрытого профиля и выведением зон концентрации напряжений из опасных областей (см. схемы 3.1—3.3 в табл. 3.1).
4. Повышение жесткости стыков путем перехода к закрытым профилям и использования объемных вставок и мембран. Так, в схеме 4.1 (табл. 3.1) установка мембраны позволяет существенно повысить жесткость соединения, а размещение объемной вставки в схеме 4.2 дает возможность еще и перераспределить передаваемые на швеллер внутренние силы по большой площади контакта.
Перечисленные выше принципы по рациональному конструированию узлов являются иллюстративными и не исчерпывают всех возможных случаев. Кроме того, они носят качественный характер.
25
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.