Курсовая работа по дисциплине «Основы

Курсовая работа по дисциплине «Основы проектирования машин» «Виды разрушений деталей машины и критерии прочности. Принципы расчета деталей » Мостицкая Н. В. ИБМ 5 -61

Слайд 2 Виды разрушение деталей Ø Усталостное разрушение Ø Износ Ø Коррозионное разрушение Ø Потери упругости Ø Задиры Ø Выкрашивание поверхностей Ø Поломка зуба (у основания) 2

Слайд 3 Износ Изнашивание — процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела. Окислительная Фреттинг-коррозия Коррозионно- механические Электроэррозионное Изнашивание При действии Газоабразивное электрического тока Гидроэрозионное Кавитационное Механические Абразивное При фреттинге Усталостное При заедании 3

Слайд 4 Процесс изнашивания деталей машин В I период происходит взаимная приработка трущихся поверхностей, поэтому зазор сравнительно быстро увеличивается, т. е. наблюдается увеличенная скорость изнашивания. II период - нормальная эксплуатация. III период – катастрофический износ. Точка К перехода кривой изнашивания из участка А К в участок КМ называется критической. Кривая изнашивания 4

Слайд 5 Критерии прочности Критерий наибольших нормальных напряжений [первая (1) теория прочности] Согласно этой теории, преимущественное влияние на прочность оказывает величина наибольшего нормального напряжения. Предполагается, что нарушение прочности в общем случае напряженного состояния наступает тогда, когда наибольшее нормальное напряжение достигает опасного значения. Условие нарушения прочности при сложном напряженном состоянии имеет вид: Условие прочности с коэффициентом запаса n следующее: или где Эта теория прочности не отражает условий перехода материала в пластическое состояние и дает при некоторых напряженных состояниях удовлетворительные результаты лишь для весьма хрупких материалов (например, для камня, кирпича, керамики, инструментальной стали и т. п. ). 5

Слайд 6 Критерий наибольших линейных деформаций [вторая (II) теория прочности] Предполагается, что нарушение прочности наступает тогда, когда наибольшая линейная деформация достигает своего опасного значения. Таким образом, условие разрушения следующее: Условие прочности : Используя обобщенный закон Гука, выразим условие прочности в напряжениях. Пусть наибольшее относительное удлинение будет . Тогда: При простом растяжении, приняв в качестве допускаемого напряжение , мы для наибольшего относительного удлинения допускаем величину Подставим выражения для и в условие прочности. Тогда: Эквивалентное напряжение в этом случае Опытная проверка этой теории указывает на согласующиеся в ряде случаев результаты лишь для хрупкого состояния материала (например, для легированного чугуна и высокопрочных сталей после низкого отпуска). 6

Слайд 7 Критерий наибольших касательных напряжений [третья (III) теория прочности] Здесь в качестве критерия прочности принята величина наибольшего касательного напряжения. Предполагается, что предельное состояние в общем случае наступает тогда, когда наибольшее касательное напряжение достигает опасного значения. Последнее определяется при достижении предельного состояния в случае простого растяжения. Условие разрушения имеет вид: условие прочности : Так как а то условия разрушения и прочности , можно выразить через главные напряжения так: Таким образом, эквивалентным напряжением является разность алгебраически наибольшего и наименьшего главных напряжений: считая предельным состоянием наступление текучести, из равенства имеем Это условие достаточно удовлетворительно описывает начало пластической деформации для многих металлов и сплавов. 7

Слайд 8 Критерий Мора [четвертая (IV) теория прочности] Прочность материалов зависит главным образом от величины и знака наибольшего и наименьшего главных напряжений. Любое напряженное состояние можно изобразить одним кругом Мора, построенным на главных напряжениях и . Если при данных и прочность материала нарушается, то круг, построенный на этих напряжениях, называется предельным. Меняя соотношение между главными напряжениями, получим для данного материала семейство предельных окружностей. По мере перехода из области растяжения в область сжатия сопротивление разрушению увеличивается. Этому соответствует увеличение диаметров предельных окружностей по мере движения влево. Огибающая ABCDE семейства предельных кругов ограничивает область прочности. Точка С соответствует всестороннему равномерному растяжению. 8

Слайд 9 На практике небольшой участок огибающей строят на основании двух опытов — на растяжение и сжатие, причем предельные кривые заменяют прямыми линиями, касательными к окружностям. Допускаемое напряженное состояние можно получить, уменьшив масштаб чертежа в n раз (n — коэффициент запаса). Практический метод построения огибающей Допускаемое напряженное состояние для участка огибающей Из подобия треугольников получим следующие зависимости: или Заменив отрезки линий значениями соответствующих напряжений, имеем: После преобразования, вводя знак неравенства, получаем условие прочности: 9

Слайд 11 Обеспечение прочности машин и аппаратов осуществляется следующим образом: На стадии их проектирования производится расчётная или экспериментальная оценка возможности развития в несущих элементах проектируемых конструкций процессов разрушений. Для вновь создаваемого класса машин или аппаратов указанные механизмы разрушения выявляются на стадии научно- исследовательского цикла проектирования. С каждым из таких механизмов разрушения связывается определённый критерий прочности — та или иная характеристика физического состояния материала элементов машин и аппаратов. По предельным значениям далее определяются допускаемые значения этих критериев. Последние определяются путём деления предельных значений критерия прочности на соответствующий коэффициент запаса прочности. Значения коэффициентов запаса прочности назначаются на основе опыта эксплуатации с учётом степени ответственности проектируемой конструкции, расчётного срока её эксплуатации и возможных последствий её разрушения. 11

Список литературы 1. В. И. Феодосьев. Сопротивление материалов. - М. : Наука. 1970. 544 с. 2. С. П. Тимошенко. Сопротивление материалов. - М. : Наука. 1965. Перевод с третьего американского издания. Часть 1, часть 2. 12