Styrke
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 15. april 2022; checks kræver 2 redigeringer .Styrke (i fysik og materialevidenskab ) - et materiales egenskab til at modstå ødelæggelse under påvirkning af spændinger , der opstår under påvirkning af eksterne kræfter.
En strukturs egenskab til at opfylde sit formål uden at kollapse inden for en given tid.
Klassifikation
Styrke er opdelt i statisk, under påvirkning af konstante belastninger, dynamisk og træthed ( udholdenhed ), som opstår under påvirkning af cykliske variable belastninger.
For strukturer skelner de mellem generel styrke - hele strukturens evne til at modstå belastninger uden ødelæggelse og lokal - den samme evne hos individuelle komponenter, dele, forbindelser.
Kvantitativ overvejelse
På nuværende tidspunkt, ved beregning af styrke, anvendes både beregning af tilladte spændinger og beregning af det tilladte antal belastningscyklusser. De vigtigste uligheder i beregningen af tilladte spændinger:
![{\displaystyle \sigma _{max}\leqslant [\sigma ],\quad \tau _{max}\leqslant [\tau ],}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d09b169205896bcc9895af6a6a92a5e0ca5d51ae)
hvor
- og er henholdsvis de højeste designnormale og forskydningsspændinger;
- og - tilladte normal- og forskydningsspændinger, sikre for delens styrke.
![{\displaystyle [\sigma ]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0b4010240644efb51f43c642050f9d40fcdc70be)
![{\displaystyle [\tau ]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b91f7a8a9971f9d9a8fd0cc876f84dba53eb5bf4)
Ansøgninger
At sikre styrken af maskiner , apparater og strukturer udføres som følger. På designstadiet foretages en beregning eller eksperimentel vurdering af muligheden for at udvikle forskellige typer fejlprocesser i de lejede elementer i de designede konstruktioner: træthed, skør, kvasistatisk, svigt på grund af materialekrybning, korrosion , slid under drift , osv. I dette tilfælde, alt muligt under strukturens driftsbetingelser, de i øjeblikket kendte mekanismer til ødelæggelse af det materiale , hvorfra dets bærende elementer er lavet. For en nyoprettet klasse af maskiner eller enheder afsløres disse ødelæggelsesmekanismer på stadiet af designcyklussen. Hver af disse ødelæggelsesmekanismer er forbundet med et bestemt styrkekriterium - en eller anden karakteristik af den fysiske tilstand af materialet af elementerne i maskiner og apparater, bestemt ved beregning eller eksperiment . For hvert af de strukturelle materialestyrkekriterier er dets grænseværdier eksperimentelt fastsat. I henhold til grænseværdierne bestemmes de tilladte værdier for disse kriterier yderligere. Sidstnævnte bestemmes som regel ved at dividere grænseværdierne for styrkekriteriet med den tilsvarende sikkerhedsfaktor. Værdierne af sikkerhedsfaktorerne tildeles på grundlag af driftserfaring, under hensyntagen til graden af ansvar for den designede struktur, den anslåede driftsperiode og de mulige konsekvenser af dens ødelæggelse.
Værdierne af sikkerhedsfaktorer for forskellige fejlmekanismer er forskellige. Ved beregning af tilladte belastninger varierer de som regel i værdiintervallet fra 1,05 (når man sikrer styrken af flyelementer, der har en kort livscyklus og ikke er beregnet til transport af mennesker) til 6 (når man sikrer styrken af kabler, der anvendes i passagerelevatorstrukturer ) . Ved beregning i henhold til det tilladte antal belastningscyklusser kan væsentligt større værdier af disse koefficienter bruges. Beregningen af de mest kritiske og energimættede design af maskiner og enheder er reguleret af industrinormer og standarder. Med akkumulering af driftserfaring , udvikling af metoder til at studere strukturers fysiske tilstand og forbedring af metoder til at sikre styrke, gennemgås disse normer og standarder med jævne mellemrum.
Destruktion
Skørt og duktilt brud har forskellige typer brækket overflade. Arten af defekterne giver idéen om, hvilken slags ødelæggelse der finder sted. Ved skørt brud er overfladen brækket. Ved duktilt brud strækkes overfladen (strikker brud).
Brudsejhed er den relative stigning i trækspændinger ved mundingen af en revne under dens overgang fra et stabilt til et ustabilt vækststadium. [en]
Brudsejhed er tæt forbundet med materialets styrke. En stigning i styrke er ledsaget af et fald i duktilitet og brudsejhed. Dette forklares af det faktum, at højstyrkematerialer har lav energi absorberet under brud, hvis niveau bestemmes af værdien af plastisk deformation ved revnespidsen. For højstyrkematerialer opvejes effekten af en stigning i styrke væsentligt af et fald i duktilitet, som et resultat af hvilket brudsejheden falder. Mellem- og lavstyrkematerialer ved stuetemperatur har generelt højere værdier end højstyrkematerialer. Efterhånden som temperaturen falder, øges styrken, og under visse forhold bliver adfærden af et materiale med middel og lav styrke den samme som for et højstyrkemateriale ved stuetemperatur. Ved lave temperaturer kan brudsejhedstest udføres på mindre prøver.
Moderne beregningsmetoder
For at beregne stress-belastningstilstanden af en struktur og bestemme dens styrke, bruges moderne videnskabsintensive teknologier - computertekniske analysesystemer baseret på brugen af gittermetoder til løsning af problemer med matematisk fysik. På nuværende tidspunkt er en af de mest effektive og alsidige metoder i denne klasse den endelige elementmetode (FEM).
De mest almindelige FE-analysesystemer er:
ANSYS er et universelt FE-analysesystem med indbygget præ-/postprocessor;
MSC.Nastran — universelt FE-analysesystem med præ-/postprocessor;
ABAQUS er et universelt FE-analysesystem med en indbygget præ-/postprocessor;
NEiNastran - universelt FE-analysesystem med FEMAP præ-/postprocessor;
NX Nastran er et alsidigt FE-analysesystem med en FEMAP pre/post-processor.
PC LIRA-SAPR er et system til FE-analyse af bygnings- og maskinbygningskonstruktioner.
Se også
Noter
- ↑ Brudsejhed . Hentet 27. marts 2009. Arkiveret fra originalen 15. marts 2012.