Основы конструирования
(снижаются инерционные нагрузки) ;
— применение рациональных конструктивных схем : минимальное число звеньев, компактность, многопоточные схемы ;
— уточнение расчетных напряжений (повышение за счет, например, экспериментального измерения и натуральных испытаний) ;
— выбор соответствующего материала (замена металлов ПКМ) , применение технологических методов упрочнения материалов.
Выгодность материалов по массе можно оценить с помощью удельных показателей ,например, Lp = dв / g (для растяжения-сжатия), которая наглядно интерпретируется, т.н. “разрывной длиной” – длина свободно подвешенного стержня (км) , при которой материал разрушится от действия массовых сил.
А=s
Следует отметить, что выбор материала определяется не только его массово-прочностными характеристиками , но и другими немаловажными факторами, —
– назначением и условиями работы детали ;
– физико-механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами материала ;
– стоимостью (!) .
Вывод : наибольшей универсальностью обладают стали, свойства которых определяются в широких пределах легированием, термической, химико-термической и термомеханической обработкой.
Стали ещё долго будут основным материалом для изготовления нагруженных деталей.
Почти такими же свойствами обладают титановые сплавы (кроме обрабатываемости).
ПКМ выйдут на первое место только в случае обеспечения их стоимости на уровне металлических материалов (хотя бы титанов).
Стали (констр) | Al – сплавы | Ti – сплавы |
0,33 .0.63 руб/кг | 0,45 .1,0 руб/кг | 1,0 .5 руб/кг |
0,5 руб/кг ¯ 90 | 0,8 руб/кг ¯ 60 | 3 руб/кг ¯ 15 |
СВМ–45руб/кг+Экология
Жесткость конструкций. Конструктивные способы повышения жесткости.
Общее определение :
Жесткость – это способность системы сопротивляться действию внешних нагрузок с наименьшими деформациями (перемещениями).
Для машиностроения : жесткость
– это способность системы сопротивляться действию внешних нагрузок с деформациями (перемещениями), допустимыми без нарушения работоспособности
системы.
Таким образом , жесткость
определяет работоспособность объекта в такой же мере (иногда большей) , как и прочность. И соответственно , определяет массу (материалоёмкость) конструкции.
Стремясь облегчить конструкцию и максимально использовать прочностные свойства материалов , конструктор повышает уровень напряжений в элементах конструкции, что приводит к увеличению деформаций (e = d / E).
Широкое применение равнопрочных, наиболее выгодных по массе конструкций , вызывает увеличение деформаций : такие конструкции имеют малую жесткость.
Вопрос повышения жесткости особенно актуален в связи с применением высокопрочных материалов, элементы из которых резко увеличивают деформативность конструкций.