Допускаемые напряжения и запасы прочности
Для обеспечения нормальной работоспособности детали необходимо, чтобы фактически возникающие напряжения растяжения и сжатия не превышали некоторого безопасного, или допускаемого напряжения, обозначаемого 
. Это такое напряжение, при котором обеспечивается достаточная прочность и долговечность детали.
Известно, что определенные экспериментально механические характеристики, в равной степени, как и принимаемые для расчета нагрузки, в большинстве случаев отличаются от фактически существующих. При этом многие факторы, оказывающие влияние на действительную прочность, не поддаются непосредственному предварительному учету, так как носят случайный характер и прогнозировать их трудно. Часть факторов не может быть учтена из-за отсутствия исчерпывающих данных о физической сущности происходящих явлений. Наконец, учет некоторых факторов может привести к такому усложнению расчетной схемы, что выполнение самого расчета повлечет неоправданные затраты труда и времени.
Для того чтобы деталь обладала необходимой надежностью и работала безотказно, необходимо создать требуемый запас прочности по отношению к экспериментально определенным величинам предельных напряжений, при которых может разрушиться деталь или возникнуть пластическая деформация.
Следовательно, безопасное (или допускаемое) напряжение должно являться для данного материала и вида нагружения частью экспериментально определенного предельного напряжения.
Таким образом,
где — допускаемое напряжение; 
— регламентированный нормами проектирования коэффициент запаса прочности или коэффициент безопасности; 
— предельное напряжение материала.
В качестве исходной величины для определения предельных напряжений выбирают одну из нормативных механических характеристик материала: для пластичных материалов при статическом нагружении -предел текучести 
; для хрупких материалов при статическом нагружении — временное сопротивление 
; для любых материалов при циклическом изменении нагрузки — предел выносливости 
.
Величина регламентированного коэффициента запаса прочности определяется на основе существующего опыта эксплуатации данной группы механизмов, машин, приборов.
Общий коэффициент запаса прочности обычно рассматривают как произведение частных коэффициентов запаса прочности:
При выполнении проверочных расчетов должно быть выполнено условие 
, где 
— фактически существующий запас прочности.
Каждый из частных коэффициентов запаса отражает влияние на прочность деталей какого-либо фактора или группы взаимозависимых факторов. Учет тех или иных факторов зависит от требований, которые предъявляются к расчету, а также от назначения и условий работы рассчитываемых деталей.
Обычно при определении запаса прочности учитывают степень надежности материала, точность расчетной схемы, степень динамичности нагрузки и величину возможной перегрузки, степень ответственности детали, условия работы детали, наличие концентраторов напряжения и т. д. Количество учитываемых факторов и соответствующих им частных коэффициентов колеблется от одного до десяти.
В машиностроении иногда пользуются для определения коэффициента безопасности произведением трех частных коэффициентов:
где 
— коэффициент, учитывающий точность расчетной схемы (при повышенной точности расчета 
; при наличии упрощений и допущений, снижающих точность расчета 
— коэффициент, учитывающий неоднородность материала и его чувствительность к степени чистоты обработки поверхности (для высокопрочных сталей 
; для хрупких материалов 
; для пластичных материалов при статическом нагружении 
, в зависимости от отношения 
; при расчетах на усталость 
— коэффициент, учитывающий условия работы и степень ответственности детали; обычно 
.
В соответствующих главах указаны величины частных коэффициентов и их перечень применительно для каждой группы деталей. Для ориентировочных или предварительных расчетов наиболее распространенных деталей, когда не требуется особой точности, пользуются табличным методом определения допускаемых напряжений. Величины, приведенные в таких таблицах, являются результатом укрупненных вычислений по формуле (2.7) или установлены на основе существующего опыта эксплуатации. Выбор допускаемого напряжения является весьма ответственным этапом расчета, так как определяет эксплуатационные и экономические характеристики механизма или машины.
Эта теория взята со страницы лекций по предмету «прикладная механика»:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
