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材料的许用应力和安全系数
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  • 更新时间:2017-07-18
  • 发 布 人weichangjin
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  • 材料的许用应力·安全系数·强度条件由脆性材料制成的构件,在拉力作用下,当变形很小时就会突然断裂,脆性材料断裂时的应力即强度极限σb;塑性材料制成的构件,在拉断之前已出现塑性变形,在不考虑塑性变形力学设计方法的情况下,考虑到构件不能保持原有的形状和尺寸,故认为它已不能正常工作,塑性材料到达屈服时的应力即屈服极限σs。脆性材料的强度极限σb、塑性材料屈服极限σs称为构件失效的极限应力。为保证构件具有足够的强度,构件在外力作用下的最大工作应力必须小于材料的极限应力。在强度计算中,把材料的极限应力除以一个大于1的系数n(称为安全系数),作为构件工作时所允许的最大应力,称为材料的许用应力,以[σ]表示。对于脆性材料,许用应力
    (5-8)
    对于塑性材料,许用应力
    (5-9)
    其中、分别为脆性材料、塑性材料对应的安全系数。
    安全系数的确定除了要考虑载荷变化,构件加工精度不同,计算差异,工作环境的变化等因素外,还要考虑材料的性能差异(塑性材料或脆性材料)及材质的均匀性,以及构件在设备中的重要性,损坏后造成后果的严重程度。
    安全系数的选取,必须体现既安全又经济的设计思想,通常由国家有关部门制订,公布在有关的规范中供设计时参考,一般在静载下,对塑性材料可取;脆性材料均匀性差,且断裂突然发生,有更大的危险性,所以取,甚至取到5~9。
    为了保证构件在外力作用下安全可靠地工作,必须使构件的最大工作应力小于材料的许用应力,即
    (5-10)
    上式就是杆件受轴向拉伸或压缩时的强度条件。根据这一强度条件,可以进行杆件如下三方面的计算。
    1.强度校核 已知杆件的尺寸、所受载荷和材料的许用应力,直接应用(5-10)式,验算杆件是否满足强度条件。
    2.截面设计 已知杆件所受载荷和材料的许用应力,将公式(5-10)改成,由强度条件确定杆件所需的横截面面积。
    3.许用载荷的确定 已知杆件的横截面尺寸和材料的许用应力,由强度条件确定杆件所能承受的最大轴力,最后通过静力学平衡方程算出杆件所能承担的最大许可载荷...
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