Прочность материалов при циклически меняющихся напряжениях.
ВИБРОУДАРОЗАЩИТА
СИСТЕМЫ С КВАЗИНУЛЕВОЙ
ЖЕСТКОСТЬЮ.
- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Прочность материалов при циклически меняющихся напряжениях презентация
Содержание
- 1. Прочность материалов при циклически меняющихся напряжениях
- 2. К динамическим нагрузкам, несмотря на отсутствие значительных
- 3. Усталостное разрушение – разрушение материала под действием
- 4. Механизм усталостного разрушения во многом связан с
- 5. затем происходит развитие сдвигов в микротрещины, их
- 6. Виды циклов нагружения Усталостная прочность материалов при
- 7. Цикл напряжений. 6
- 8. Обычно цикл напряжений характеризуется двумя основными параметрами
- 9. В зависимости от величины перечисленных характеристик циклы
- 10. Асимметричный цикл. Симметричный цикл. 9
- 11. Знакопеременный цикл - максимальное и минимальное напряжения
- 12. Знакопостоянный цикл. 11
- 13. Кривая усталости (кривая Веллера) Кривая Веллера. Кривая
- 14. Кривая усталости показывает, что с увеличением числа
- 15. Так как испытания нельзя проводить бесконечно большое
- 16. Предел выносливости при асимметричном цикле В
- 17. Первый режим (точка 1) – обычный симметричный
- 18. Луч, проходящий под углом
- 19. Диаграмма Хейга 18
- 20. 1 – симметричный цикл; 2 –
- 21. качество обработки поверхности (с уменьшением шероховатости поверхности
- 22. ВИБРОУДАРОЗАЩИТА СИСТЕМЫ С КВАЗИНУЛЕВОЙ ЖЕСТКОСТЬЮ
- 23. 21
- 24. 22 Условие эффективной работы виброизоляторов:
- 25. ОСНОВОПОЛОЖНИКИ Академик Петр Леонидович Капица (1894 -
- 26. 24 Alessandro Carrella (University of Bristol - Великобритания)
- 27. Отрывок из письма Юрия Лазаревича Рутмана: «Идея
- 28. Пневматические системы НАН НКА (Украина) 26
- 29. Автомобиль, имеющий подвеску с квазинулевой жесткостью Бронеавтомобиль (Харьков, Украина) Пневмогидравлические подвески автомобиля 27
- 30. V=45 км/ч V=120 км/ч По булыжно-
- 31. ПНЕВМОАМОРТИЗАТОР АВЕРЬЯНОВА Г.С. 29
- 32. СИЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПНЕВМАТИЧЕСКОГО АМОРТИЗАТОРА СИСТЕМЫ АВЕРЬЯНОВА Г.С. 30
- 33. СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ АМОРТИЗАТОРА АВЕРЬЯНОВА Г.С. 31
- 34. Силовая характеристика с учетом сухого трения 32
- 35. Гравитационный подшипник („Earthquake Protection Systems” - California) 33
- 36. Фрикционный качающийся подшипник фирмы «Earthquake Protection Systems»
- 37. Силовая характеристика фрикционного качающегося подшипника с петлей
- 38. Поглощающий аппарат ПМКП-110 Силовые характеристики ПМКП-110 36
- 39. 37 Сейсмозащита трубопроводов
- 40. Примеры разработок иностранных фирм 38
- 41. Грузоподъемность 1500 т Предложение Рутмана Ю.Л. 39
- 42. В справочнике «Вибрации в технике: Справочник. В
- 43. Возможные применения предлагаемых виброзащитных систем 41
- 44. 42
- 45. 43 а) б)
- 46. 44 Для силовой характеристики а) (с. 42):
- 47. 45 Для силовой характеристики, рис. а (с.
- 48. ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМ С КВАЗИНУЛЕВОЙ ЖЕСТКОСТЬЮ ДЛЯ СЕЙСМОЗАЩИТЫ 46
- 49. 47 Банда попры- гунчиков
- 50. 48 А что, если сделать шарниры упругими
- 51. СХЕМА УПРУГОГО ШАРНИРА ЭКЗОСКЕЛЕТОНА 49
- 52. Пусть радиус ролика равен нулю. Момент от
- 53. 51 Эти киберштаны компания отдаёт в аренду
- 54. 52 Киберноги пассивного типа, на базе упругого шарни-ра с заданной силовой харак-теристикой
- 55. При равновесии: 53 или (35) F - const
- 56. Критические состояния жесткого ротора на упругих опорах
- 57. Спасибо за внимание
К динамическим нагрузкам, несмотря на отсутствие значительных инерционных сил, можно отнести периодические многократно повторяющиеся (циклические) нагрузки, действующие на элементы конструкции. Такого рода нагружения характерны для большинства машиностроительных конструкций, таких, как оси,
Слайд 1Уфимский государственный нефтяной технический университет,
каф. «Механика и конструирование машин»
Зотов Алексей
Николаевич
Слайд 2К динамическим нагрузкам, несмотря на отсутствие значительных инерционных сил, можно отнести
периодические многократно повторяющиеся (циклические) нагрузки, действующие на элементы конструкции. Такого рода нагружения характерны для большинства машиностроительных конструкций, таких, как оси, валы, штоки, пружины, шатуны и т. д.
Как показывает практика, нагрузки, циклически изменяющиеся во времени по величине или по величине и по знаку, могут привести к разрушению конструкции при напряжениях, существенно меньших, чем предел текучести (или предел прочности). Такое разрушение принято называть «усталостным». Материал как бы «устает» под действием многократных периодических нагрузок.
Как показывает практика, нагрузки, циклически изменяющиеся во времени по величине или по величине и по знаку, могут привести к разрушению конструкции при напряжениях, существенно меньших, чем предел текучести (или предел прочности). Такое разрушение принято называть «усталостным». Материал как бы «устает» под действием многократных периодических нагрузок.
1
Слайд 3Усталостное разрушение – разрушение материала под действием повторно-переменных напряжений.
Усталость материала –
постепенное накопление повреждений в материале под действием переменных напряжений, приводящих к образованию трещин в материале и разрушению.
Выносливость – способность материала сопротивляться усталостному разрушению.
Физические причины усталостного разрушения материалов достаточно сложны и еще не до конца изучены. Одной из основных причин усталостного разрушения принято считать образование и развитие трещин.
Выносливость – способность материала сопротивляться усталостному разрушению.
Физические причины усталостного разрушения материалов достаточно сложны и еще не до конца изучены. Одной из основных причин усталостного разрушения принято считать образование и развитие трещин.
2
Слайд 4Механизм усталостного разрушения во многом связан с неоднородностью реальной структуры материалов
(различие размеров, очертаний, ориентации соседних зерен металла; наличие различных включений – шлаков, примесей; дефекты кристаллической решетки, дефекты поверхности материала – царапины, коррозия и т. д.). В связи с указанной неоднородностью при переменных напряжениях на границах отдельных включений и вблизи микроскопических пустот и различных дефектов возникает концентрация напряжений, которая приводит к микропластическим деформациям сдвига некоторых зерен металла (при этом на поверхности зерен могут появляться полосы скольжения) и накоплению сдвигов;
3
Слайд 5затем происходит развитие сдвигов в микротрещины, их рост и слияние; на
последнем этапе появляется одна или несколько макротрещин, которая достаточно интенсивно развивается (растет). Края трещины под действием переменной нагрузки притираются друг об друга, и поэтому зона роста трещины отличается гладкой (полированной) поверхностью. По мере роста трещины поперечное сечение детали все больше ослабляется, и, наконец, происходит внезапное хрупкое разрушение детали, при этом зона хрупкого долома имеет грубозернистую кристаллическую структуру (как при хрупком разрушении).
4
Слайд 6Виды циклов нагружения
Усталостная прочность материалов при повторно-переменном нагружении во многом зависит
от характера изменения напряжений во времени. При этом далее будем изучать периодические нагрузки.
Периодическая нагрузка – переменная нагрузка с установившимся во времени характером изменения, значения которой повторяются через определенный промежуток (период) времени.
Периодическая нагрузка – переменная нагрузка с установившимся во времени характером изменения, значения которой повторяются через определенный промежуток (период) времени.
Цикл напряжений – совокупность всех значений переменных напряжений за время одного периода изменения нагрузки.
5
Слайд 8Обычно цикл напряжений характеризуется двумя основными параметрами цикла:
- максимальное напряжение цикла;
- минимальное напряжение цикла;
- среднее напряжение цикла;
- амплитудное напряжение цикла
– коэффициент асимметрии цикла напряжений
7
Слайд 9В зависимости от величины перечисленных характеристик циклы напряжений могут быть подразделены
на следующие основные типы:
Симметричный цикл – максимальное и минимальное напряжения равны по абсолютной величине и противоположны по знаку,
R= –1;
Симметричный цикл – максимальное и минимальное напряжения равны по абсолютной величине и противоположны по знаку,
R= –1;
Асимметричный цикл - максимальное и
минимальное напряжения не равны по
абсолютной величине ( ), при этом
асимметричный цикл может быть
знакопеременным или знакопостоянным;
8
Слайд 11Знакопеременный цикл - максимальное и минимальное напряжения не равны по абсолютной
величине и противоположны по знаку ( ;
; )
; )
,
Знакопостоянный цикл - максимальное и минимальное напряжения не равны по абсолютной величине и имеют одинаковый знак ( ;
; );
Отнулевой (пульсирующий) цикл – максимальное или минимальное напряжения равны нулю (
или , или ).
10
Слайд 13Кривая усталости (кривая Веллера)
Кривая Веллера.
Кривая усталости (рис.) строится на основании результатов
усталостных испытаний при симметричном цикле. 00
12
Слайд 14Кривая усталости показывает, что с увеличением числа цикла максимальное напряжение, при
котором происходит разрушение материала, значительно уменьшается. При этом для многих материалов, например углеродистой стали, можно установить такое наибольшее напряжение цикла, при котором образец не разрушается после любого числа циклов (горизонтальный участок диаграммы), называемое пределом выносливости ( ).
Предел выносливости (усталости) - наи-большее (предельное) напряжение цикла, при котором не происходит усталостного разрушения образца после произвольно большого числа циклов.
Предел выносливости (усталости) - наи-большее (предельное) напряжение цикла, при котором не происходит усталостного разрушения образца после произвольно большого числа циклов.
13
Слайд 15Так как испытания нельзя проводить бесконечно большое время, то число циклов
ограничивают некоторым пределом, который называют базовым числом циклов. В этом случае, если образец выдерживает базовое число циклов (для черных металлов – N = 107), то считается, что напряжение в нем не выше предела выносливости.
Кривые усталости для цветных металлов не имеют горизонтальных участков, поэтому для них за базовое число циклов увеличивается до N=108 и устанавливается предел ограниченной выносливости.
Кривые усталости для цветных металлов не имеют горизонтальных участков, поэтому для них за базовое число циклов увеличивается до N=108 и устанавливается предел ограниченной выносливости.
14
Слайд 16Предел выносливости при
асимметричном цикле
В реальных конструкциях подавляющее число деталей работает
при ассиметричном нагружении.
Диаграмма Смита строится, как минимум, по трем режимам нагружения (по трем точкам), для каждого из которых определяют предел выносливости.
Диаграмма предельных напряжений (диаграмма Смита)
15
Слайд 17Первый режим (точка 1) – обычный симметричный цикл нагружения (
, , ,
);
Второй режим (точка 2) – асимметричный цикл нагружения, как правило, отнулевой ( ,
, , );
Третий режим (точка 3) – простое статическое растяжение ( , ),
Полученные точки соединяют плавной линией, ординаты точек которой соответствуют пределам выносливости материала при различных значениях коэффициента асимметрии цикла.
);
Второй режим (точка 2) – асимметричный цикл нагружения, как правило, отнулевой ( ,
, , );
Третий режим (точка 3) – простое статическое растяжение ( , ),
Полученные точки соединяют плавной линией, ординаты точек которой соответствуют пределам выносливости материала при различных значениях коэффициента асимметрии цикла.
16
Слайд 18 Луч, проходящий под углом через начало координат диаграммы
предельных напряжений, характеризует циклы с одинаковым коэффициентом асимметрии R:
Диаграмма предельных амплитуд
(диаграмма Хейга).
Диаграмма Хейга строится в координатах: среднее напряжение цикла - амплитуда цикла. При этом для ее построения необходимо провести ус-талостные испытания так же как минимум для трех режимов:
17
Слайд 201 – симметричный цикл;
2 – отнулевой цикл;
3 – статическое
растяжение.
Соединив полученные точки плавной кривой, получили график, характеризующий зависимость между значениями предельных амплитуд и значениями предельных средних напряжений в цикле.
Кроме свойств материала детали, на усталостную прочность оказывают влияние следующие факторы:
- наличие концентраторов напряжений;
- масштабный фактор, то есть влияние абсолютных размеров детали (чем больше размеры детали, тем ниже усталостная прочность);
19
Слайд 21качество обработки поверхности (с уменьшением шероховатости поверхности детали растет усталостная прочность);
эксплуатационные
факторы (температура, коррозия, частота нагружения, радиационное облучение и т.д.);
наличие поверхностного слоя, упрочненного различными технологическими методами.
наличие поверхностного слоя, упрочненного различными технологическими методами.
20
Слайд 2422
Условие эффективной работы виброизоляторов:
, при этом .
Для тихоходных механизмов , , при этом
. [Пановко Я.Г.]
Для тихоходных механизмов , , при этом
. [Пановко Я.Г.]
Система профессора Алабужева П.М. (1967 г.)
Слайд 25ОСНОВОПОЛОЖНИКИ
Академик Петр Леонидович Капица (1894 - 1984)
Профессор Петр
Михайлович
Алабужев
(1908
– 1995)
23
Слайд 27Отрывок из письма Юрия Лазаревича Рутмана: «Идея о применении изогнутой пластины
как амортизатора была высказана почти полвека назад. Мы называли такие пластины – арочными амортизаторами. Была и закрытая диссертация на эту тему (в Военно-Морской Академии, в Ленинграде). Когда соискатель продемонстрировал работу арочного амортизатора, то в момент перескока раздался очень громкий хлопок. Все члены Ученого Совета проснулись и зааплодировали. Действительно, вначале эти амортизаторы казались очень привлекательными. Но потом выявился целый ряд недостатков с точки зрения практического применения и работа заглохла. Вся архивная информация о наших работах в этом направлении за давностью лет была уничтожена». Тут как нельзя лучше подходит поговорка: «новое – это хорошо забыто старое»!
25
Слайд 29Автомобиль, имеющий подвеску с квазинулевой жесткостью
Бронеавтомобиль
(Харьков, Украина)
Пневмогидравлические
подвески автомобиля
27
Слайд 30V=45 км/ч
V=120 км/ч
По булыжно-
асфальтовой
дороге
Спектральные плотности вертикальных
виброускорений кузова автомобиля
Асфальтно-
бетонная дорога
28
Слайд 36Фрикционный качающийся подшипник фирмы «Earthquake Protection Systems» (слева - силовая характеристика;
справа – схема подшипника)
34
Слайд 37Силовая характеристика фрикционного качающегося подшипника с петлей гистерезиса (тефлон), (1 in.
= 25.4 mm, 1 kip = 4.46 kN)
35
Слайд 42В справочнике «Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. /
Ред.
совет: В.Н. Челомей. - М.; Машиностроение, 1979. –
Т. 2. Колебания нелинейных механических систем /
Под ред. И.И. Блехмана. 1979. 351 с.» есть такая таблица:
Т. 2. Колебания нелинейных механических систем /
Под ред. И.И. Блехмана. 1979. 351 с.» есть такая таблица:
40
Слайд 4745
Для силовой характеристики, рис. а (с. 26); а – аналитическое решение;
б – численное решение; ; m = 500 кг;
Слайд 4947
Банда
попры-
гунчиков 1918-1920
прыжки
до трех метров
Расход топлива - 0,14 кг/час
Сила
толчка –
300 –
350 кг
Слайд 5048
А что, если сделать шарниры упругими с заданными силовыми характеристиками?
В ходьбе
сохраняется
до 65% общей
энергии,
в беге – 8%;
Цена такого костюма сравнима со стоимостью
авто бизнес-класса.
Компания Honda
Слайд 52Пусть радиус ролика равен нулю.
Момент от одной пружины:
- длина ненапряженной пружины;
а, b – постоянные величины; - var.
а, b – постоянные величины; - var.
50
(33)
Слайд 5351
Эти киберштаны компания
отдаёт в аренду за $2
тысячи в месяц. Предназначение
киберштанов — оснащение
рабочих на конвейере.
Киберноги Honda
Время работы на одной зарядке – 2 часа.
Слайд 56Критические состояния жесткого ротора на упругих опорах
Пановко Я. Г.
«Основы прикладной теории колебаний и удара»
- Л.: Политехника, 1990. - 272 с, с. 140 - 142.
- Л.: Политехника, 1990. - 272 с, с. 140 - 142.
Ротор – полностью уравно-вешенный. Его моменты инер-ции относительно централь-ных осей x, y, равны:
54
