Сопротивление материалов 4 (стр. 8 из 9)

85. Дать характеристику контактного взаимодействия двух цилиндров.

При сжатии двух цилиндров радиусами

и и длиной нагрузкой интенсивностью площадка контакта имеет вид полоски шириной и длиной .

Наибольшее напряжение для материалов с

будет равно .

86. Как распределяются касательные напряжения при контактных нагрузках ?

Наибольшее касательное напряжение возникает под поверхностью площади контакта на глубине примерно

при круговой площадке и при площадке в виде полоски. Значение максимального касательного напряжения .

Наибольшее касательное напряжение на площадке контакта в форме круга действует на контуре площадки, а на площадке в форме полоски действует посредине полоски.

87. Что понимается под усталостью материала ?

Процесс постепенного накопления повреждений материала при действии повторно-переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разрушению, называется усталостью материала.

Известна некоторая неизбежная неоднородность структуры металла, в связи с чем в окрестностях отдельных точек материал обладает пониженной прочностью. При действии переменных напряжений в окрестностях этих точек возникают микроскопические трещины (как концентраторы напряжений), которые, развиваясь, уменьшают рабочую площадь сечений, и происходит разрушение элемента.

88. Что понимается под выносливостью материала ?

Способность материала воспринимать многократное действие переменных напряжений называют выносливостью, а проверку прочности элементов конструкции при действии таких напряжений – расчетом на выносливость (расчетом на усталостную прочность).

Наибольшее напряжение цикла, при котором не происходит усталостного разрушения образца из данного материала после произвольно большого числа циклов, называют пределом выносливости.

89. Назвать основные параметры цикла переменных напряжений.

1) Максимальные и минимальные напряжения цикла

и .

2) Средние напряжения цикла

.

3) Амплитудные напряжения цикла

.

4) Коэффициент асимметрии цикла

.

5) Характеристика цикла

или .

90. Назвать характерные циклы изменения напряжений.

Для симметричного цикла (рис а)

, знакопеременные циклы (рис б) могут иметь и , знакопостоянные циклы (рис в) могут иметь и , для отнулевого цикла (рис г) при положительных значениях напряжений , а при отрицательных - .

91. Что представляет собой кривая выносливости Велера ?

Для получения механических характеристик, необходимых для расчетов при переменных напряжениях, проводят специальные испытания на выносливость. Испытывая специальные образцы (не менее 10 штук), строят графики зависимости напряжений от числа циклов нагружения.

Кривая выносливости показывает, что с увеличением числа циклов уменьшается максимальное напряжение, при котором происходит разрушение материала.

Кривые выносливости могут быть построены в координатах

для более точного определения предела выносливости.

92. Назвать основные факторы, влияющие на величину предела выносливости.

Влияние факторов, от которых зависит соотношение между пределами выносливости материала и детали, более полно изучено лишь для симметричного цикла изменения напряжений.

1) Снижение предела выносливости за счет наличия тех или иных концентраторов напряжений учитывается эффективным или действительным коэффициентом концентрации напряжений

.

2) Снижение предела выносливости с ростом абсолютных размеров детали носит название масштабного эффекта и учитывается масштабным коэффициентом

.

3) Состояние поверхностного слоя материала детали оказывает существенное влияние на прочность при переменных напряжениях. Риски от механической обработки, повреждения и т.п. играют роль концентраторов напряжений и ведут к снижению предела выносливости. Этот фактор учитывается коэффициентом качества поверхности

.

93. Какая зависимость существует между теоретическим и эффективным коэффициентом концентрации напряжений ?

Местное повышение напряжений, снижающее предел выносливости по сравнению с гладкими образцами, учитывается эффективным коэффициентом концентрации напряжений

, который определяется экспериментальным путем.

С теоретическим коэффициентом концентрации коэффициент

связан соотношением

, где - коэффициент чувствительности материала к концентрации.

94. Как определить коэффициенты запаса прочности по усталостному разрушению ?

В расчетной практике принято коэффициент снижения предела выносливости относить только к амплитудным напряжениям цикла.

Тогда коэффициенты запаса прочности по усталостному разрушению будут иметь вид:

- при изгибе

;

- при кручении

.

Общий коэффициент запаса прочности :

.

95. Как определяется общий коэффициент снижения предела выносливости при симметричном цикле изменения напряжений ?

Совместное влияние коэффициента концентрации напряжений, масштабного эффекта и состояния поверхности оценивают общим коэффициентом снижения предела выносливости при симметричном цикле:

, .

96. Дать характеристику динамическим нагрузкам, действующим на конструкцию.

Статической называется нагрузка, которая весьма медленно возрастает от нуля до своего конечного значения. Ускорения частиц элементов конструкции от такой нагрузки невелики, а поэтому силами инерции можно пренебречь. При быстро возрастающей нагрузке необходимо учитывать силы инерции, возникающие в результате деформации системы; также нужно учитывать силы инерции от нагрузки, вызывающей ускоренное движение тела.

Такие нагрузки, напряжения и деформации называются динамическими. К динамическим также относятся ударные нагрузки.

Расчет на действие динамической нагрузки производится при проектировании частей конструкции, находящихся под действием ударной или вибрационной нагрузки, вызванной работающими стенками, двигателями, молотами и другими механизмами.

97. Сформулировать принцип Даламбера для динамической системы.

Из теоретической механики известен принцип Даламбера, согласно которому движущееся тело или систему тел можно рассматривать находящимися в равновесии, если приложить силы инерции. Силы инерции выступают как дополнительная внешняя нагрузка на упругую систему.

Расчет конструкций с учетом сил инерции и возникающего движения масс системы называют динамическим расчетом.