Работа и расчет элементов металлических конструкций с учётом концентрации напряжений
Влияние концентраторов напряжений на прочность и "хладостойкость" металлических конструкций. Интенсивность нагрузок при испытаниях на сопротивление. Факторы, воздействующие на характеристики противодействия усталостному разрушению циклов для стали.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.03.2015 |
| Размер файла | 2,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лабораторная работа
на тему: Работа и расчет элементов металлических конструкций с учётом концентрации напряжений
Цель работы: ознакомить студентов с влиянием концентраторов напряжений на прочность и “хладостойкость” металлических конструкций.
Теоретическая часть
Под концентрацией напряжений подразумевается явление возникновения местных напряжений в зонах резкого изменения сечений элементов, вблизи отверстия, выточек, надрезов, в местах расположения дефектов сварки, таких как непровар, подрезы и т.д. Причина, вызвавшая концентрацию напряжений, называется концентратором.
Степень концентрации напряжений определяется при упругом деформировании теоретическим коэффициентом концентрации напряжений, равным отношению максимальных напряжений, вызванных концентрацией к касательным напряжениям
Рис.1. Образцы для испытания на растяжение.
Испытание образцов проводим с помощью разрывной машины ИР 5145-500-10 Ивановского ОAO «Точприбор».
Коэффициент концентрации напряжений зависит от радиуса кривизны (r) надреза. Чем меньше радиус надреза, тем выше коэффициент. Так, у крупных отверстий у острых надрезов может достигать 6...9. Теоретически при (надрез типа трещины) и при идеально упругом материале коэффициент концентрации стремиться к бесконечности. Площадь нетто всех образцов одинакова и равна . Номинальные напряжения, равные отношению растягивающей силы к площади нетто, одинаковы для всех образцов.
Разрывное усилие Р1 имеет минимальное значение, а удлинение величину по сравнению с другими типами образцов.
Для оценки степени влияния концентраторов определяют эффективные коэффициенты концентрации, равные отношению усилия разрыва образца с концентратором к разрывному усилию образца без концентратора.
Эффективные образцы можно получить так:
Из рассмотренного выше можно сделать выводы:
элементы конструкций из малоуглеродистых сталей при наличии концентраторов могут разрушаться хрупко, т.е. при увеличенных нагрузках, но при малых удлинениях;
в зоне концентраторов линейное напряжённое состояние переходит в плоское, при котором снижается величина max касательных напряжений, являющихся причиной пластических сдвигов, а разрушение происходит частично от сдвигов, а частично от отрыва при малых деформациях;
величина эффективных коэффициентов напряжений и снижение пластических деформаций тем больше, чем острее концентратор.
Работа элементов с концентраторами при многократных нагрузках.
Под сопротивлением усталости элементов конструкции понимается их способность не разрушаться под действием переменных нагрузок в течении заданного времени нагружения.
Рис. 2. Схема циклического нагружения
Интенсивность нагружения при испытаниях на сопротивление усталости характеризуется напряжениями:
Рис.2. Схема разрушения образцов
Коэффициент ассиметрии циклов нагружения называется сравнение
Максимальное напряжение , при котором ещё прояисходит усталостное разрушение до базы испытания N=107 циклов для сталей и N=2*107 циклов для цветных металлов называется пределом выносливости.
Факторы, влияющие на характеристики сопротивления усталостному разрушению: металлический хладостойкий усталостный цикл
I группа:
факторы, связанные со структурой материала и технологией изготовления образцов деталей;
II группа:
конструктивные факторы, т.е. факторы связанные с геометрией и размерами образца и детали. Наиболее существенными являются эффект масштаба и концентрации напряжения;
III группа:
эксплуатационные факторы, т.е. факторы, проявляющиеся в процессе эксплуатации тех или иных конструкций. К ним могут быть отнесены ассиметрия цикла нагружения, вид напряжённого состояния, режим и частота нагружения, температура, коррозионная среда и т.д.
Работа и расчёт элементов с концентрациями при низких температурах.
При низких температурах возможно хрупкое разрушение элементов металлических конструкций и особенно при ударных и многократных нагрузках. На сопротивление хрупким разрушениям влияет целый ряд факторов, таких как наличие в стали фарфора, водорода и других загр. примесей, структура стали, толщина проката. Особую роль как при работе на циклические нагружения имеют концентраторы напряжений.
Задача 1
Вычислить напряжения предела выносливости элементов группы №4, при расчётном количестве циклов . Материал - листовая сталь С=375, толщина t=20мм.
Определяем нормативные и расчётные сопротивления стали:
Расчётное сопротивление усталости: ,
=-0,7 - коэффициент асимметрии цикла
Задача 2
Материал конструкции сталь класса С-375, толщиной t=20мм, климатический район II2, концентратор №4 по табл. таблице 83* [1].
Расчётное сопротивление по временному сопротивлению:
Так как (табл. 51* [1]) =1.3- коэффициент надёжности, то:
Вывод: Расчетное сопротивление, следовательно расчет нужно вести без учета хрупкого разрушения.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Достоинства и недостатки металлических конструкций. Классификация нагрузок и воздействий. Области применения и номенклатура металлических конструкций. Физико-механические свойства стали. Расчет металлических конструкций гражданских и промышленных зданий.
презентация [17,3 M], добавлен 23.02.2015Изучение методики и экспериментальное определение напряжений в элементах конструкций электротензометрированием; сравнение расчетных и экспериментальных значений напряжений и отклонений от них. Определение напряжений при изгибе элемента конструкции.
лабораторная работа [1,0 M], добавлен 06.10.2010Характеристика профилей, применяющихся при сооружении металлических конструкций. Критерии и обоснование выбора стана для проката профиля, необходимое оборудование и технология проката и калибровки. Методика расчета энергосиловых параметров прокатки.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 08.11.2009Общая схема металлоконструкции. Конструктивные параметры мостового крана. Выбор материалов для несущих и вспомогательных элементов. Определение расчетных сопротивлений и допустимых напряжений. Расчет нагрузок конструкций по методу предельных состояний.
контрольная работа [381,7 K], добавлен 06.08.2015Прочность полиэтилена при сложном напряженном состоянии. Механический расчет напорных полиэтиленовых труб на прочность, применяемых в системах водоснабжения. Программное обеспечение для расчета цилиндрических труб. Расчет тонкостных конструкций.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.08.2012Выбор материала для несущих элементов конструкции. Определение размеров поперечного сечения пролетных балок мостов крана. Проверочный расчет на прочность и конструктивная проработка балок. Размещение ребер жесткости. Проверка местной устойчивости стенок.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 18.05.2014Определение динамических перемещений и напряжений в балке и пружине; сравнение расчетных и экспериментальных значений определяемых величин. Изучение методики испытаний материалов на ударный изгиб; определение ударной вязкости углеродистой стали и чугуна.
лабораторная работа [4,7 M], добавлен 06.10.2010Определение главных напряжений в опасной точке, необходимые расчеты и порядок проверки их истинности. Расчет на прочность конструкций типа кронштейнов, подвесок, валов, элементы которых работают на равномерное растяжение, сжатие. Проектирование балки.
курсовая работа [311,9 K], добавлен 08.11.2009Анализ конструкций передних мостов колёсных тракторов. Кинематический и энергетический расчёты. Расчет зацепления конечной передачи и определение ее основных параметров. Определение напряжений при расчете на прочность при изгибе максимальной нагрузкой.
курсовая работа [875,3 K], добавлен 19.02.2013Обеспечение прочности и устойчивости корпусных конструкций глубоководного аппарата под действием внешних гидростатических нагрузок на заданной глубине погружения. Проект корпуса подводной лодки, определение нагрузок и основных конструктивных элементов.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 06.01.2012Определение геометрических размеров колонны, выбор материала, оценка прочностных характеристик и анализ полученных результатов. Специфика конструкций, изготовленных из металлических деталей, соединенных сваркой. Преимущества сварных конструкций.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 09.05.2023Влияние масштабного коэффициента на сопротивление усталости. Разработка конструкций вала, подбор шпонок, подшипников. Определение усилий в зацеплении. Расчёт на совместное действие изгиба. Эпюра крутящих моментов. Корректировка диаметров, перерасчет.
курсовая работа [799,7 K], добавлен 19.10.2012Общая характеристика металлических листовых конструкций. Номенклатура резервуаров: эксплуатационные и производственные требования, предъявляемые к ним. Основные особенности листовых конструкций по сравнению с другими металлическими конструкциями.
презентация [6,2 M], добавлен 19.08.2013Сварка как основной технологический процесс в промышленности. Характеристика материалов сварных конструкций. Виды сварных швов и соединений. Характеристика типовых сварных конструкций. Расчет на прочность и устойчивость при разработке сварных конструкций.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 23.09.2011Производство металлических пен из расплавов металлов. Свойства пеноалюминия и пеноникеля. Применение металлических пен в машиностроении, космических технологиях, строительстве и медицине. Их использование для уменьшения концентрации нежелательных ионов.
курсовая работа [586,3 K], добавлен 07.01.2014Кинематический расчет привода. Выбор твердости, термической обработки и материала колес. Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба. Конструирование зубчатых колес, корпусных деталей, подшипников. Расчет валов на прочность.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 12.02.2015Физическая природа, механизмы релаксации напряжений в металлах и сплавах. Методы изучения релаксации напряжений. Влияние различных факторов на процесс релаксации напряжений и ее критерии. Влияние термомеханической обработки на стойкость сталей и сплавов.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 03.05.2009Монтаж металлоконструкций. Принципы организации монтажных работ. Подготовительные работы. Подготовка и приемку фундаментов. Подъем, установка и выверка технологических металлоконструкций. Укрупнительная сборка и устойчивость монтируемых конструкций.
реферат [151,3 K], добавлен 15.09.2008Определение нагрузки и расчетных усилий, воспринимаемых балками настила до и после реконструкции здания. Подбор сечения балки настила и характеристики выбранного двутавра. Методика усиления балки увеличением сечения. Расчет поясных швов и опорного узла.
контрольная работа [369,8 K], добавлен 20.09.2011Основные принципы организации работ по монтажу металлических конструкций. Безопасная работа на высоте. Монтаж резервуаров для хранения нефтепродуктов, воды и других жидкостей. Техника безопасности при монтаже технологических металлоконструкций.
реферат [14,8 K], добавлен 19.09.2008
