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 23.02.2015

  • Изучение 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 06.10.2010

  • Характеристика 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 08.11.2009

  • Общая 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 06.08.2015

  • Прочность 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 22.08.2012

  • Выбор 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 18.05.2014

  • Определение 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 06.10.2010

  • Определение 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 08.11.2009

  • Анализ 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 19.02.2013

  • Обеспечение 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 06.01.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.