Расчет по допускаемым напряжениям

(Расчет по допускаемым напряжениям ведется в пределах упругих де­формаций. Применяется при проектировании деталей машин и механизмов.)

Метод основан на определении напряжений от действующих нагрузок и сопоставлении их с допускаемыми. Величина: допускаемого напряжения должна составлять некоторую часть от величины напряжений, являющихся опасными (предельными) для материала при дан­ных условиях его работы в конструкции.

Опасными (предельными) напряжениями а_Ит, х_Пт называются напряжения от действия внешних сил, вызывающие потерю несущей спо­собности конструкции, т. е. разрушение или возникновение больших де­формаций (lim- опасное значение, от англ. limit).

Допускаемыми называются максимальные напряжения, безопасные для работы конструкции, детали. Действующие в деталях машин и элементов конструкций напряжения называют эксплуатаци­онными, в опасных поперечных сечениях они достигают максимальных значений. |

Условие прочности по допускаемым напряжениям предполагает, что напряжение в опасном сечении бруса не должно превышать допускаемое:

;

Допускаемые напряжения равны опасным напряжениям, делен­ным на коэффициент запаса прочности К:

Для пластичных материалов (низкоуглеродистые, низколегированные стали) за опасные напряжения принимают предел текучести

(5.4)

Для бетона и железобетона коэффициент запаса по пределу прочности К_и = 2 -3,5; для древесины К_и = 3,5-6; для строительной стали Ст 3 коэф­фициент запаса по текучести К_у = 1,5.

Коэффициент запаса прочности является обобщеннъш коэффициен­том. Необходимость введения коэффициента запаса прочности и его уров­ни значения определяются:

Статистическим разбросом экспериментального определения

Невозможностью точно установить действующие нагрузки;

Неточностью принятых методов расчета;

Неточностью изготовления;

Качеством металла;

Долговечностью эксплуатации и ответственностью конструкции.

Учет динамического и переменного характера нагрузок для машино­строительных деталей, неопределенность самих нагрузок и неясность их влияния на материал конструкций приводит к необходимости применения повышенных коэффициентов запаса прочности.

Соответствующее условие прочности по допускаемым напряжени­ям для бруса работающего на растяжение (сжатие):

где А - площадь сечения бруса (с учетом ослабления); N - продольная сила в опасном поперечном сечении бруса. Данное условие позволяет про­водить три вида расчета на прочность:

Проверка прочности (проверочный расчет). Проводят непосредственно по данной формуле (5.5). По известным N и А находят и сравнивают его с данным. Делают вывод: прочность обеспечена, либо прочность не обеспечена.

Подбор сечения (проектный расчет). По заданным N и устанавливают необходимую площадь сечения:

(5.6)

Определение несущей способности. По известным А и уста­навливают значение допускаемой продольной силы:

(5.7)