材料的許用應力和安全系數
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- 材料的許用應力·安全系數·強度條件由脆性材料制成的構件,在拉力作用下,當變形很小時就會突然斷裂,脆性材料斷裂時的應力即強度極限σb;塑性材料制成的構件,在拉斷之前已出現塑性變形,在不考慮塑性變形力學設計方法的情況下,考慮到構件不能保持原有的形狀和尺寸,故認為它已不能正常工作,塑性材料到達屈服時的應力即屈服極限σs。脆性材料的強度極限σb、塑性材料屈服極限σs稱為構件失效的極限應力。為保證構件具有足夠的強度,構件在外力作用下的最大工作應力必須小于材料的極限應力。在強度計算中,把材料的極限應力除以一個大于1的系數n(稱為安全系數),作為構件工作時所允許的最大應力,稱為材料的許用應力,以[σ]表示。對于脆性材料,許用應力
(5-8)
對于塑性材料,許用應力
(5-9)
其中、分別為脆性材料、塑性材料對應的安全系數。
安全系數的確定除了要考慮載荷變化,構件加工精度不同,計算差異,工作環境的變化等因素外,還要考慮材料的性能差異(塑性材料或脆性材料)及材質的均勻性,以及構件在設備中的重要性,損壞后造成后果的嚴重程度。
安全系數的選取,必須體現既安全又經濟的設計思想,通常由國家有關部門制訂,公布在有關的規范中供設計時參考,一般在靜載下,對塑性材料可。淮嘈圆牧暇鶆蛐圆,且斷裂突然發生,有更大的危險性,所以取,甚至取到5~9。
為了保證構件在外力作用下安全可靠地工作,必須使構件的最大工作應力小于材料的許用應力,即
(5-10)
上式就是桿件受軸向拉伸或壓縮時的強度條件。根據這一強度條件,可以進行桿件如下三方面的計算。
1.強度校核 已知桿件的尺寸、所受載荷和材料的許用應力,直接應用(5-10)式,驗算桿件是否滿足強度條件。
2.截面設計 已知桿件所受載荷和材料的許用應力,將公式(5-10)改成,由強度條件確定桿件所需的橫截面面積。
3.許用載荷的確定 已知桿件的橫截面尺寸和材料的許用應力,由強度條件確定桿件所能承受的最大軸力,最后通過靜力學平衡方程算出桿件所能承擔的最大許可載荷...
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