Коэффициенты запаса прочности

При статических напряжениях. Статические, или строго постоян­ные, нагрузки встречаются редко. К постоянным относят нагрузки с отклонением до 20% от номинальных нагрузок (действие сил тяжести, предварительной затяжки, давление газа или жидкости). Статическим считают также такое нагружение, при котором число циклов за весь период работы N <= 10³. Для деталей из пластичных материалов при статическом нагружении концентрация напряжений не снижает несу­щей способности, так как местные пластические деформации способ­ствуют перераспределению и выравниванию напряжений по сечению. В этом случае расчеты на прочность выполняют по номинальным напря­жениям а или т.

Для малопластичных материалов (углеродистые и легированные стали) расчет ведут по наибольшим местным напряжениям, так как концентрация напряжений снижает прочность детали.

Так же рассчитывают детали из хрупких материалов (высокоугле­родистые стали) в связи с их повышенной чувствительностью к кон­центрации напряжений. Однако детали из чугуна рассчитывают по но­минальным напряжениям.

На основании сказанного расчетные коэффициенты запаса проч­ности s, например, по нормальным напряжениям определяют по фор­мулам:

для пластинных материалов

(2.6) для малопластичных материалов

(2.7) для хрупких материалов

(2.8) для чугуна

(2.9)

Выбор значения [s] является весьма ответственной задачей, поскольку необходимо обеспечить требуемую надежность без завышения массы и габаритов детали. Ориентировочно рекомендуют:

для углеродистой стали [s]_T = l,3...2,0;

для серого чугуна [s]_B= 2,1...2,4.

При переменных напряжениях. Для оценки сопротивления усталости деталей необходимо учитывать их конструктивную форму, размеры, состояние поверхности и другие факторы.

При действии переменных напряжений с амплитудой цикла τ_а σ_а расчетные коэффициенты запаса прочности по пределам выносливо­сти определяют по формулам:

в случае нормальных напряжений (изгиб, растяжение-сжатие)

(2.10)

в случае касательных напряжений (кручение, срез)

(2.11)

При совместном действии переменных нормальных и касательных напряжений, например при изгибе с кручением, общий коэффициент запаса прочности

(2.12)

В случае переменных напряжений для стальных деталей рекоменду­ют принимать:

при высокой достоверности расчета [s] = 1,3... 1,5;

при менее точной расчетной схеме [s] = 1,6...2,5.