Вопрос 1. Нагрузки и напряжения в деталях машин

В конструкциях детали работают в различных условиях, которые в совокупности образуют режимы нагружения – закономерности изменения нагрузки в конкретных условиях внешней среды. При этом, под нагрузкой понимают не только механическое воздействие (сила, момент), но и любое другое действие, например тепловое, вызывающее деформацию деталей.

По характеру нагружения внешние силы разделяют на поверхностные, и объемные, сосредоточенные и распределенные.

По характеру изменения нагрузки во времени их подразделяют на статические и циклические.

Статические нагрузки – не изменяющиеся или медленно изменяющиеся во времени.

Циклические нагрузки – нагрузка изменяющаяся во времени.

Циклические нагрузки характеризуются параметрами цикла:

- амплитудой напряжений σ_а;

- средним напряжением σ_m,;

- коэффициентом ассиметрии цикла r;

Циклическая нагрузка и соответственно напряжения представляются некоторой беспорядочной кривой, в которой, однако, можно установить определенную закономерность

Схематизированная картина напряжений представляется следующими синусоидальными циклами:

- асимметричный цикл

Среднее напряжение цикла – ;

Амплитудное напряжение цикла – ;

Коэффициент асимметрии цикла – .

- пульсирующий цикл:

Среднее напряжение цикла – ;

Минимальное напряжение – ;

Максимальное напряжение – ;

Коэффициент асимметрии цикла – .

- знакопеременный цикл:

Среднее напряжение цикла – ;

Амплитудное напряжение цикла – ;

Коэффициент асимметрии цикла – .

В зависимости от числа циклов нагружения само нагружение бывает статическим, малоцикловым и многоцикловым.

В соответствии с этим модели разрушения бывают:

- статическая модель разрушения – при действии кратковременных больших сил;

- малоцикловая – 10²-10⁵ циклов;

- усталостная - при числе циклов нагружения более 10⁵.