Podstawy konstrukcji maszyn

WYTRZYMALOSC MATERIALOW – WIADOMOSCI WSTEPNE

Zadaniem wytrzymalosci maerialow jest opracowanie metod oceny zachowania spotkaych w praktyce inżynierskiej typowych elementow konstrukcyjnych poddanych działaniu obciazen

Przez tę ocenę należy rozumieć:

- ocene wytrzymalosci (obliczanie wartości i rodzaje naprezen)

-ocene odksztalcen (określenie wartości i rodzaje odksztalcen), w stosunku do ustalonych wymagan praktycznych

Odkształcenia i naprezenia wystepujace w elementach konstrukcyjnych zaleza od wielu czynnikow, do najważniejszych naleza:

-rodzaj materialu

-ksztalt i wymiary elementu

-rodzaju oraz wartości sil obciążających

w wytrzymalosci materiałów opracowuje się w zaleznosci pomiędzy naprezeniami / odkształceniami a parametrami opisującymi właściwości materialu (kształt i wymiary) oraz obciążeniami.

Zalozenia dotyczące materialu:

- ciaglosc materialu. W materiale nie wystepuje mikropekniecia, pustki. Rozpatrywane materialy można uwazac za continuum materialne

- jednorodność materialu. Właściwości mechaniczne materialu nie sa funkcjami polozenia, czyli sa jednakowe w każdym punkcie elementu konstrukcyjnego

- izotropowość materialu. Właściwości mechaniczne materialu nie zaleza od orientacji rozpatrywanej obietosci elementarnej ciala.

- liniowa sprężystość materialu. Zakłada się, ze do pewnej granicy obciążenia ciało zachowuje ciaglosc struktury oraz, ze istnieje jednoznaczny, bez naprezeniowy stan ciala, do którego badane ciało powraca, ilekroć zostaną usunięte sily zewnętrzne.

Powyższe zalozenia pozwalają na określenie zaleznosci pomiędzy naprezeniami lub odkształceniami a obciążeniami. Dotycza pewnej klasy materiałów, przede wszystkim materiałów sprężysto-plastycznych.

ODKSZTALCENIA

Podstawowe zalozenia wytrzymalosci materiałów mowi, ze ciało materialne pod wpływem obciazen ulega odkształceniom.

Odkształceniem nazywamy chwlowa lub trwala zmiane wymiarow całego ciala lub jego części wywolana przylozonym do niego obciążeniem.

Rozróżnia się dwa rodzaje odksztalcen:

-odksztalcenie sprężyste, ustepujace po usunieciu obciążenia

- odkształcenie trwale, zwane plastycznymi, pozostające w materiale po usunieciu ich przyczyny.

Dodatkowo przyjmuje się, ze w większości przypadkow wszelkie odkształcenia w stosunku do wymiarow ciala sa znikomo male, co zresztą odpowiada praktycznym warunkom eksploatacji elementow konstrukcyjnych.

W zaleznosci od mechanizmu odksztalcen wywolanych obciążeniem, materialy konstrukcyjne można podzielić na 3 podstawowe grupy:

-materialy sprężysto-plastyczne (metale konstrukcyjcne)

-lepko-sprezyste (tworzywa sztuczn, szkliwa, betony)

-materialy sprężysto-kruche (krysztaly).

Intensywność odkształcenia okreslaja:

- zmiany wymiarow dlugosci l (wydluzenie względne E)

-zmiany wymiarów kata (odkształcenie postaci ciala)`

Wydluzenie względne:

• - zmiana dlugosci elementu

• -długość początkowa

Np.:

Zmiana dlugosci jest wynikiem rozluźnienia struktury ciala, a zmiana postaci wynikiem poślizgu tj. przesuniecia się warstwy atomow po sobie.

Stan odkształcenia w otoczeniu punktu np. O, będą opisywaly wielkości E i Y

Biorac pod uwagę powyższy mechanizm odksztalcen, odkształcenia dzieli się na:

- odkształcenia czysto obietosciowe

-odksztalcenia czysto postaciowe

-odksztacenia mieszane (obietosciowo-postaciowe)

ODKSZTALCENIA CZYSTO OBIETOSCIOWE

Warunkiem koniecznym i wystarczającym jest spełnienie zaleznosci:

ODKSZTALCENIA CZYSTO POSTACIOWE

Warunkiem koniecznym i wystarczającym jest spełnienie zaleznosci: