TERASKONSTRUKTSIOONIDE VÄSIMUSARVUTUSE ALUSED (0)

TERASKONSTRUKTSIOONIDE VÄSIMUSARVUTUSE ALUSED
Väsimuse olemus Konstruktsioonielementide väsimusega tuleb arvestada dünaamiliste süstemaatiliste koormuste mõjumisel. Need on perioodilised ja mitteperioodilised koormused või paljukordsed impulsid ja löögid masinate ja seadmete töötamisel, inimeste tegevusest või keskkonna mõjudest põhjustatud koormustel.
Konstantse amplituudiga perioodiliselt muutuv pinge Muutuva amplituudiga mitteperioodiline pinge
Materjali väsimus - nähtus, kui suure arvu korduvate koormamiste juures materjal puruneb pingel, mis on tunduvalt väiksem tõmbetugevusest või isegi voolavuspiirist.
Väsimuspiir - miinimumväärtus, milleni purustav pinge väheneb koormustsüklite arvu suurenemisel
Väsimuspragude tekkimist soodustavad sisselõiked, ristlõike järsud muutused, omapinged ja madalad temperatuurid.
Väsimuspiiri väärtus sõltub järgmistest parameetritest: - koormuse tsüklite arvust; - koormuse muutumise iseloomust; - detaili tüübist (kuju, valmiostamisviis, pinnatöötlus).
Keevisega detailid eriti ohtlikud - materjali struktuur rikutud, palju võimalikke mikroprgusid, pingekontsentratsioon. Täielikult läbi keevitatud põkkõmblus ja nurkõmblus
Väsimuspurunemine toimub tavaliselt ilma nähtavate deformatsioonideta. Pikaajalise protsessi käik on jälgitav ainult selle lõppfaasis.
Purunemispind on enamast jaotatud kahte ossa , kuna väsimuspurunemine on seotud prao tekkimise ja levimisega. Prao korduval avanemisel ja sulgumisel tekib lihvitud pind. Ülejäänud murdepinna osa on jämeda struktuuriga, mis tekib hapral purunemisel.
Väsimusarvutus Konstruktsiooni väsimusarvutuse eesmärgiks on tagada vastuvõetava tõenäosusega, et konstruktsiooni kogu projekteeritud kasutusea kestel tema väsimuspurunemine ja väsimusest põhjustatud vigastused oleksid välditud.
Selleks piiratakse pingeamplituudi või projekteeritakse detail vastavalt sobivale väsimusklassile.
Kõigis vahelduvatele koormustele töötavates konstruktsioonides peavad pinged jääma elastsuspiiridesse.
- normaalpingete arvutuslik amplituud ei tohi ületada 1.5 f y ja - nihkepingete arvutuslik amplituud ei tohi ületada 1.5 f y / 3 0.5.
Hoonete konstruktsioonide puhul enamasti vajadus väsimusarvutusteks puudub, välja arvatud järgmistel juhtudel:
- tõsteseadmeid ja muid liikuvaid koormusi kandvad varraselemendid; - tuule mõjul võnkuvad konstruktsioonid ; - inimeste tunglemise või rütmilise liikumise mõjul võnkuvad konstruktsioonid.
Ekvivalentne konstantse amplituudiga väsimuskoormus - tegelikule (muutuva amplituudiga) koormusele vastav konstantse amplituudiga koormus, mille kogu mõju väsimuse seisukohalt on samasugune , kui tegelikul koormusel .
Pingeamplituud - pingetsükli kahe äärmise pingeväärtuse algebraline vahe
Ekvivalentne konstantne pingeamplituud E - tegelikule pingete vaheldumisele vastav konstantne pingeamplituud, mis põhjustab sama väsimusea (tsüklite arv kuni purunemiseni) kui tegelik pingete vaheldumine .
Väsimuskõver - kõver, mis kirjeldab sõltuvust väsimuspurunemiseni viiva tsüklite arvu ja pingeamplituudi vahel.
Väsimuspiir L - piir, millest allapoole jääva amplituudiga pingete vaheldumised ei mõjuta konstruktsiooni väsimuse seisukohalt.
Väsimusarvutusteks puudub vajadus, kui vähemalt üks järgmistest tingimustest on täidetud:
a) normatiivse pinge suurim amplituud rahuldab tingimust
26 Ff (9.1) Mf Ff on osavarutegur vahelduvast koormusest põhjustatud pingete amplituudile
b) pingetsüklite arv ekspluatatsiooniaja kestel N rahuldab tingimust:
36 N 2 10 6 (9.2) Mf Ft E .2 E.2 on ekvivalentne 210 6 koormustsüklile vastav konstantne pingeamplituud.
c) konstruktsioonielemendi puhul, millele konstantse amplituudiga väsimuspiir D on määratud, suurim pingeamplituud rahuldab tingimust
Ff D / Mf (9.3)
VÄSIMUSKOORMUS JA VÄSIMUSARVUTUSTES KASUTATAVAD OSAVARUTEGURID
Normatiivne väsimuskoormus leitakse kasutuspiirseisundi koormuskombinatsioonist. Osavarutegurid sõltuvad
- ligipääsetavusest konstruktsioonielemendile (kontrollimiseks ja tugevdamiseks); - võimaliku purunemise tagajärgede ulatusest.
Koormusest põhjustatud pingete ülekoormustegur võetakse üldjuhul Ff = 1.0. Pinged ja vastavad pingeamplituudid leitakse normikoormusest.
Materjali varutegurid väsimusarvutustes, kui Ff = 1.0:
Kontroll ja Ohutult purunevad Ohtlikult purunevad ligipääsetavus elemendid elemendid Regulaarne kontroll, hea Mf = 1.0 Mf = 1.25 ligipääsetavus
Regulaarne kontroll, Mf = 1.15 Mf = 1.35 halb ligipääsetavus
Ohutu purunemine põhjusta kogu konstruktsiooni või kandeelemendi varisemist.
Ohtlik purunemine võib põhjustada kogu konstruktsiooni või kandeelemendi varisemise.
VÄSIMUSKONTROLL
Konstantse amplituudiga koormuse puhul on vastupidavustingimus väsimusele:
Ff R / Mf (9.4)
on normatiivsete pingete amplituud vaadeldavas elemendis; R on kõne all oleva elemendi väsimusklassi väsimustugevus konstruktsiooni projekteeritud kasutuseale vastava koormustsüklite arvu N puhul
Muutuva amplituudiga ekvivalentkoormuse puhul võib kasutada a) konstantse amplituudiga ekvivalentkoormuse või b) kumulatiivse (kuhjuva) vigastuse meetodit.
a) Ff E R / Mf (9.5)
E on konstantse amplituudiga ekvivalentkoormusest põhjustatud pingeamplituud.
b) Kumulatiivse vigastuse meetod:
Dd = (ni / Ni ) 1 (9.6) VÄSIMUSTUGEVUS
Väsimustugevus normaalpingetele antakse vastavalt elemendi väsimusklassile kõverate logR - logN sarjana, kus iga väsimusklassi number tähistab vastavat (ümardatud) väsimuspiiri C 2 miljoni tsükli kohta.
Analoogiliselt on väsimustugevus esitatud ka nihkepingete puhul.
Levinumate konstruktsioonielementide väsimusklassid on toodud projekteerimis- normide tabelites . Väsimuskõverad (EPN-ENV 3.1.1) Piltide allikas: ESDEP loengud ja J. Aare ja V. Kulbach " Teraskonstruktsioonid ", Tallinn 1985
Kirjandus:
EPN-ENV 3.1.1 (Väsimusarvutus ja - klassid ) J. Aare ja V. Kulbach "Teraskonstruktsioonid", Tallinn 1985 ESDEP loengud