Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі шәКӘрім атындағы семей мемлекеттік униврситеті
жүктеу/скачать 3,03 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Бастапқы кернеулер
- Майысатын элементтердің
| 3 Кернеулердің біркелкі таралуы, күштеулер әсері арнайы құрылғы
конструкциялары арқылы жеткізілген кезде ғана мүмкін. Әдетте кернеулері біркелкі таралмайды, әсіресеқимасыкүрт өзгерген жерлер маңайыңда біркелкі еместігі қатты байқалады, мәселен,тесіктер, ойықтар, кесіктіліктер, қалындаған жерлер маңайларында.Мұндай орындар кернеулершоғырланатын орындар деп аталады. Кернеулердің шоғырланатын жерлерінде күштеулер ағынының жолдары қисайып, бөгет маңайында жиіленеді, бүл жағдай осы орыңдарда кернсулсрдің көтерілуіне әкеледі Кернеудің шоғырлану мәні қима түрінің бүлінуіне байланысты: дөңгелек тесік кезінде ол күш әсеріне тікше бағытталған ұзынша тесігінен аздау келеді. Әсіресе көлденең жарық кезінде оның мәні өте үлкен болады. Үшкір кертікте дөңгелектенген кертікке қарағанда кернеукөбірек шоғырланады. 
Сурет 6. Кернеулердің шоғырлануы Кернеулердің шоғырланған жерлеріндегі максималды кернеудің негізгі (номиналды) біркелкі таралған кернеугеқатынасы шоғырлану коэффициенті деп аталады К=σmax/σn Мұндағы σn= N/Ао - осалданған кимадағы номинадды кернеу; Ао - осалданған қиманың ауданы; σmax - шоғырланған жердегі максималды кернеу. ІІІеңбер тесік және жарты шеңберлі қырнау (выточка) маңайындағы кернеулердің шоғырлану коэффициенті шамамен 2-3-ке тең, ал үшкір тілік (надрез) бар жерде ол 6...9-ға дейін жетеді. Статикалық жүктеме және қалыпты температура кезінде кернеу шоғырлануы көтергіштік кабілетке айтарлыктай әсерін тигізбейді. Сондыктан,металл конструкциялар элементтерін есептегенде, мұндай жағдайлар олардың беріктігіне тигізетін әсері ескерілмейді. Температураның төмендеуі, болаттың тозуы кернеулер шоғырланған жерлердің морт сынуға кедергісін төмендетеді.
Соңғы жылдары металл корының, яғни металл конструкциялар, машиналар, құбырлардың және т.б. жалпы массасының көбеюінен, ауаның жердің, табиғат суы ластануының ұлғаюынан коррозия шығыны көбейіп кетті. Мәселен, кей кезде жылу электростанциялар тас көмір жағып ауаға орасан зор көлемде күкіртті газ шығарғандықтан күкірт қышқылдан жаңбыр жауады. Коррозия дегеніміз металдың агрессивті ортамен әрекеттесуі аркасында химиялық немесе электрохимиялық қирау үрдісі. Химиялық коррозия бір мезгілде өтетін тотығу және тотықсыздану үрдісі нәтижесінде пайда болады. Мұндай коррозия қай арада болса да қисыны бар, бірақ көбінесе жоғары температура кезіндегі ауада, сұйық электролит еместерде (мұнай, бензин, керосин, қорытылған күкірт) байқалады. Жоғары температура болған уақытта газ түрінде ортадағы химиялық коррозия сонымен қатар газ коррозиясы деп аталады. Металл коррозиясының кең таралған түріне электрохимиялық коррозия жатады. Ол металдардың сұйық электролиттерімен (тұздардың қышқылдардың, сілтілердің су ертіндісі) әрекеттесуі кезінде пайда болады. Кай су болса да (өзендік, жер астылық, жауын-шашындық) барлығы әрдайым электролит ертіндісіне жатады. Коррозиялар келесі түрлерге белінеді: атмосфералық, жерастылық, контактілік, адасқан ток коррозиясы, микроорганизмдердің тіршілік әрекеті нәтижесіндегі биокоррозия, химиялық. Құрылыс металл конструкциялары көбінде атмосфералық коррозияға ұшырайды. Сұйық агрессивті ортаның және жерастылық коррозиялар әсеріне тазарту ғимараттарының конструкциялары, резервуарлар, газгольдерлер үшырайды. Атмосфералық коррозия барлық пайдаланылып жүрген металдардың 80% шамасындағысын зақымдайды. Оның шығыны барлық коррозия шығынының 50%-ын құрайды. Атмосфералық коррозия жаңбырдан немесе конденсация нәтижесіңде ауадан металл бетіне түскен ылғал әсерінен пайда болады. Атмосфераның коррозиялық агрессивтігі оның ылғалдығы мен ластығына байланысты. Агрессивтік дәрежесі бойынша агрессивсіз, әлсін агрессивті, орта агрессивті және күшті агрсссивті орталарға бөлінеді. Металды коррозиядан қорғау үшін оны легирлендіреді немесе қорғау үлпегімен жабады. Легирлендіруші элементтер негізі металмен коррозияға тұрақтылығын көтеретін қорытпалар құрайды. Шамалы мөлшердегі (1%-ға жетпес) мыс пен хром болаттың коррозияға қарсы кедергілігін едәуір жоғарылатады. Ал, қоспаларды 20%-ға дейін жеткізіп тот баспайтын болаттарды алуға болады. Осымен қатар металды коррозиядан қорғау үшін оның бетіне үлпек жасалады. Үлпектер металдан, лакбояулардан, оксидтерден болуы мүмкін. Дәріс 12. Металл конструкцияларының элементтерін есептеу ерекшеліктері Негізгі түсініктер, есептеудің негіздері және анықтамалары. Кернеу түрлері және есептеу кезінде олардың ескерілуі. Конструкция элементтерін есептеу 1 Елімізде 1955 жылдан бастап есептеулср шекті жағдайлар әдісі бойынша жүргізіледі. Қазіргі уақытта өнеркәсіптік және азаматтық ғимараттар мен көпірлердің, құрастыру аспаптарының барлық конструкциялары шекті жағдайлары бойынша есептеледі. Тек қана машинажасау конструкциялар саласына қарасты механикалық түйіндср мен бөлшектер әлі бұрынғысынша шекті мүмкіндік кернеулер бойынша есептеліп келеді Шекті жағдайлардьщ бірінші тобы максималді (есептік) жүктемелер мен әсерлерге есептеп тексеріледі. Ал, олардың екінші тобы болса, конструкциялардың қалыпты пайдалануына сәйкес келетін эксплуатациялық (мөлшерлік) жүктемелер мен әсерлерге тексеріледі. Шекті хсағдайлардьщ бірінші тобы көтергіштік кабілеті, яғни бірінші нышаны бойынша, ғимараттарды пайдалану мүмкіншілігін камту үшін, конструкцияға әсер етуші жүктемелер пайдалануға шек қоятын мәнінен аспауы керек. Бүл шарт жалпы түрде былай жазылады Nmax≤ Smin (2) мүпдағы Nmax - есептелетін конструкция элементіндегі әсер етуші күштеу (жүктемелер функциясы); Smin - есептелетін элементтің қабылдай алатын шекті күштеуі, яғни көтергіштік кабілеті. Оның мәні материалдың физикалық-механикалық қасиеттері мен элементтердің елшемдеріне байланысты. Nmaxкүштеудің мәні пайдалану уақытында әсер етуіне қисыны бар ең үлкен күштеуді керсетуі керек. Бұл күштеу Fi есептік жүктемелерден анықталады. Ал, есептік жүктемелер, әдеттегі пайдалану жағдайларына сәйкес келетін, Ғnі мөлшерлі жүктемелерді γfiжүктеме бойынша сенімділік коэффициентіне жәнеγnжауаптылығы бойынша сенімділік коэффициентіне көбейту арқылы табылады.Коэффициент γfi жүктеменің қолайсыз жағына ауытқуын, γпғимараттардың жауаптылық дәрежесін есепке алады. Бірнеше уақытша жүктемелер бір мезгілде әсер еткен кезде конструкциялар есебінде жүктемелердің немесе күштеулердің ең қолайсызүйлесімі ескеріледі. Үйлесім жуктемелерді немесе күштеулерді Ψ-үйлесімкоэффициентіне көбейту арқылы есепке алынады. Сонымен, Nтaxкүштеуін мына түрге келтіруге болады  (3)
мүңцағы N, - F = 1 кезіндегі күштеу, яғни жүктемеден күштеуге ауысуын белгілейді. Көтергіштік қабілеті Smіn, қисыны барынша минимады болып қабылдануы керек. Оның мәні А-қиманың геометриялық сипаттамаларын (ауданын,кедергі моментін) R-есептік кедергісіне және үс-жұмыс шарттары коэффициентінкөбейтіліп табылады. үс-коэффициенті температураның, қоршаған ортаагрессивтігінің, әсерлер ұзақтылығы мен көп қайталануының ықпалдарын ескереді. Есептік кедергі R мөлшерлі кедергіні Rn, материал бойынша сенімділік ғойкоэффициент үm-ге бөлумен анықталады  (4)
Ең соңында, шекті теңсіздік мына түрді қабылдайды  (5)
Егер Niкүштеу мен мөлшерлік жүктеменің көбейтіндісі мөлшерлі күштеу(NіҒnі=Nnі) екенін ескерсек, онда 
Мөлшерлік кедергісін аққыштық шегі бойынша есептеген кезде  (6)
уақытша кедергісі бойынша есептегенде  (7) ,
мұндағы үи=1,3-беріктіккс уақытша кедергісі бойынша есептелетін конструкциялар элементтерінің сенімділік коэффициенті. Шекті жағдайлардың бірінші тобы (2-нышаны) үшін, каддық немесе толық деформациялары (орын ауысуы) бойынша конструкцияның пайдалануын токтатуға мәжбүр тудыратын жағдайы, жалпы түрде былай жазыла алады  (8)
мүндағы δ1 - бірлік жүктеме әсерінен пайда болатын орын ауысу; δ1-шекті қалдықты немесе толық орын ауысу.Шекті жағдайлардың екінші тобыүшін шекті шартты мына түрде жазуға болады  (9)
мұндағы δ2-бірлік жүктеме кезінде пайда болатын конструкцияның серпімді деформациясы немесе орын ауысуы; δ2- ережелерде белгіленген немесе жоба тапсырмасында көрсетілген, әдеттегі пайдалануға шек қоятын, шекті деформациялары немесе орын ауысулары. Шекті жағдайлар екінші тобының деформациялары сөздің толық мағынасы бойынша шекті болып табылмайды. Себебі олар конструкцияның артығырақ жүктемелерге жүмыс жасау мүмкіндігін сақтайды, бірақ бұл жағдай пайдалануға қиындықкелтіреді. 2 Кернеулерді, пайда болуына байланысты, төрт түрге бөлуге болады: негізгілер,қосымшалар, жергіліктілер және бастапқылар. Негізгі кернеулер жүктемелер әсерінің нәтижесінде пайда болады. Оларды кұрылысмеханикасьның ережелері бойьшша конструкцияның дәріптелінген (идеалданған) есептік сұлбасын есептеп тапқан күштеулерден материалдардың кедергілері әдісіменанықтайды. Осы кернеулер сыртқы әсерлерді теңестіріп, конструкциялар элементтерін көтергіштік қабілетін аныктайды. Қосымша кернеулер дәріптелінген сұлбасында есепке алынбаған факторларда(түйіндерде қысып бекітуін тудыратын байланыстырғыштар, элементтердің қосылыстарында, қиылмауы және т.б.) пайда болады. Мұндай кернеулердің шамасы көп жағдайлардаанықтауға келеді, бірақ есептеуде ескерілмейді. Себебі пластикалық деформациялары дамып пластикалық топса пайда болуы арқасында кернеулері қайта таралып төмендеуі мүмкін. Бұлжағдай конструкцияның жұмысын, қабылданған есептік сұлбасына жақындатады. Бұданбасқа да, көбінде мұндай кернеулердің негізгі кернеулерге қарағанда таңбасы теріс келеді,демек көтергіш элементтердің жүктемесін біршамаға азайтады. Жергілікті кернеулер конструкция элементтерінде сыртқы жергілікті әсерлерден(шоғырланған жүктемелерден, тірек реакцияларынан, жылжымалы жүктемелерден) немесекүш ағымының өзгеруі аркасында кернеулерінің шоғырлануы дамитын, қима түрінің күрт өзгеретін жерлерінде пайда болады. 
Сурет 13. Жергілікті кернеулер: а - шоғырланған жүктемелер түскен жерлерде; б – крандоңғалағының астында. Пластикалық деформациялардың өте дамытпауы, жарықшақтардың пайдаболдырмауы немесе жұқа қабырғалы элементтердің орнықтылығын жоғалтпауы үшінжергілікті кернеулердің бірінші түрі әдетте есептеуде ескерілмейді. Кернеулердің шоғырлануынан болатын жергілікті кернеулердің екінші түрі әдеттегітемпература және статикалық әсерлер кезінде конструкциялардың көтергіштік қабілетінеелеулі әсерін тигізбейді, сондықтан оларды ескермеуге болады. Бірақ та төмен температуражәне динамикалықәсерлер кезінде кернеулердің шоғырлануы морт қирауына ұшырату мүмкін. Жобалау кезінде бұл құбылысты, болаттың тиісті маркасы мен конструктивтік түрі қабылдап, есепке алу керек. Және де кернеулердің шоғырлануы вибрациялық берікгігінтөмендетеді. Бастапқы кернеулер прокаттағаннан кейін, дэнекерлегенде бір қалыпты суымауынәтижесінде немесе алдында элементтің пластикалық жағдайында жұмыс жасағаныарқасында пайда болады. Бұл кернеулерді олардың табигатына сэйкес ішкі, меншікті немес қалдыкты деп атауға болады. Сыртқы күштердің кернеулері мен бастапқы кернеулердіңүйлесімі нәтижелік кернеулердің есептік шамасынан елеулі ажырасуына келтіреді. 
Сурет 14. Прокатталған (а) және дәнекерленген (б) элементтердегі бастапқы кернеулердіңэпюралары Егер мұндай кернеулердің сызықтық өрісі бағыты бойынша негізгі кернеулердің өрісіменсәйкес келсе, онда олар беріктігіне қауіп төндірмейді. Бастапқы кернеулер өзіндіктеңдес болғандықтан, негізгі кернеулермен қосылып олар пластикалық деформациялардыңдамуын кейбір нүктелерінде тездетсе басқаларында бәсеңдетеді. Дегенмен орнықтылығын және деформациялығын бағалаған кезде оларды елемеуге болмайды. Егер жазық немесе көлемді кернеуленген жағдайының өрісі пайда бола қалса, онда морт қирау қаупі туады. Шартты деформацияларды εr=σг/Е сыртқы жүктеменің деформациясыменқосыпконструкциялардың есептеуінде σг қаддық кернеулерді ескеруге болады. 3 Ортадан созылған элементтің жүктемеге жүмысы, материалдың созу диаграммасына толығымен сәйкес келеді. Ортадан созу тартпаларда, аспаларда, түйіндсрі топсалы фермалардың бірсыпыра элементтерінде пайда болады. Созылган элементтер серпімді жұмысы кезінде мына өрнек бойынша есептеледі σ = N/An ≤ Rу·γc, (18) мұндағы Rу-аққыштық шегі бойынша есептік кедергісі; N-есептік жүктемеден бойлық күш. Қирауы осалданылған (мәселен, бұрамаларға немесе тойтармаларға арналған тесіктермен) қимасы бойынша үзілу арқылы болады. Осы себептен беріктігі көлденең қиманың нетто ауданы бойынша тексеріледі Аn=А-Аoc. Бұл жерде А-көлденең қиманың жалпы ауданы, Аoc-осалдану ауданы. Металы серпімді жүмыс шегінен асқаннан кейін де пайдалануынжалғастыруға болатын ортадан созылған элементтер, Ru/γu>Rу болған кезде, беріктікке мына өрнекпен есептелінеді
Өстік күшпен сығылған сырықтар шекті жағдайлардың бірінші тобы бойынша: а) ұзындығы көлденең қимасының ең кіші өлшемінен 5-6 еседен артық аспайтын қысқа сырықтар беріктігі бойынша;
М-есептікжүктемебойыншаанықталғанмаксималдымайыстырушымомент; Wn,min -элементтіңсерпімдіжұмыскезеңібойыншаанықталған,осалданғанқимасыныңминималдыкедергімоменті; Rу-аққыштықшегібойыншаанықталған, майысуғаесептіккедергісі; γс-жұмысшарттарыкоэффициенті. Майысатынэлементтердіңесептікқималарыңдағыжанамакернеулердіңмәнімынашарттықанағаттандыруыкерек τ= мұндағы Q-есептік жүктеме бойынша анықталған көлденең күш; S-ысырылатын қима бөлігінің бейтарап өсіне қатысты статикалық моменті (брутто); J-элементтің брутто қимасының бейтарап өсіне қатысты екпін моменті; t-арқалыққабырғасының қалындығы; Rs =0,58 Rу-материалдың ысыруға есептік кедергісі. Элементтердің екі басты жазықтықтарында майысқан кезінде беріктігі былай тексеріледі (23) мұндағыМх пен Му — х-х, у-у өсіне қатысты әсер ететін сәйкес есептік июші момент; Jхn„ пен Jуn„ - х-х, у-у өсіне қатысты осалданған қиманың екпін моменті; х пен у - қарастырылатын қима нүктелерінің басты өстеріне қатысты координаттары.
Егер жанама кернеулер шамасы аздау болса, онда материалдың аққьштығы қиманың шеткі жиегінен басталады. Көлденең күш басым келгенде материалдыңаққыштығыбейтарап өсінен басталып, майысатын элементтің көтергіштік ертерек жоғалады. Дәріс 13. Ағаш және пластмасс конструкциялары. Ағаш және пластмассалар конструктивті материал ретінде. Ағаш құрылымы. Ағаштағы ылғал. Физика-механикалық сипаттамалар. Ылғал мен температураның беріктікке әсері. Ағаштың иілуге, созылуға, сығылуға және жаншылуға жұмысы. Ағаштың ұзақ мерзімді кедергісі. Құрылыс фанерасы. Ағашты оттан және шіруден қорғау шаралары. Конструкциялы пластмассалардың негізгі түрлері және қасиеттері. 1 ТМД елдеріндегі ормандар 750 млн га жерді алып жатыр, ағаш қоры 82 млрд м3. Қазақстанда 47% орман ресурстары ШҚО-да шоғырланған. Қылқан жапырақты ағаштар көп бөлігін құрайды: - 37%, қарағай – 19%, шырша мен самырсын – 20%, кедр – 8%, қайың – 13%. Ағаштың артықшылықтары: Жоғарғы салыстырмалы беріктік; Химиялық төзімділік; Қалпына келгіштік; Аз жылу өткізгіштік; Жақсы акустикалық сипаттамалар; Ұзақ мерзімділік; Өндірістік артықшылықтар; Сәулеттік артықшылықтар; Кемшіліктері: Отқа төзімсіз; Биологиялық ақаулықтар; Гигроскопия, кебу және ісіну; Құрылымының бірқалыпсыздығы (анизотропия және ақаулықтар: бұтақтар және т.б.); Ағаш құрылыс конструкциялары көбінесе қылқан жапырақты ағаштардан жасалады, сондықтан тек қана қылқан жапырақты ағаштың құрылымымен танысумен шектелеміз, ол жапырақты ағаштардан қарапайымдылығымен және бірқалыптылығымен ерекшеленеді. 
Сурет 13,1. Діңгектің басты қималары (а); құрылымы (б) Бүкіл ағаш (ішкі аймақ), екі әртүрлі түсті бөліктен тұрады: қаралау жағы ядро д.а., ал ақшыл жағы шел қабық д.а. Уақыт өткен сайын ядро бөлігі өседі, яғни шел қабық ядроға айнала бастайды. Ағаштың үстіңгі жағында шел қабық көбейе бастайды.
Ағаштар құбыр-талшық құрылымды болады, олар талшықтардан тұрады. Қылқан жапырақтыларда олар трахеидтер д.а. Олар діңгек бойымен орналасқан, сондықтан оның беріктігі бойлық бағытта және бұрыштық бағытта әртүрлі болады. Бұл жағдай механикалық анизотропия д.а.. Мысалы, ағаш беріктігі бойлық бағытта созу кезінде σв0=1000 кг/см2; көлденең бағыттаσв90=50 кгс/см2. Анизотропия дәрежесі n= σв0/ σв90=20.
Еркін ылғалдың мөлшері ағаш көлеміне әсер етпейді. Байланған ылғалдың төмендеуі кебуге әкеп соғады (көлем кішіреуі), ылғалдың көбеюі көлемнің үлкеюіне әкеледі, (ісіну). Ағаш неғұрлым тығыз болғанда ісіну мен кебу мөлшері де көп болады. Ісіну мен кебу ішкі кернеудің пайда болуына әкеп соғады, сондықтан ірі бұйымдарда (бөренелерде)кебу сызаттары пайда болады, ал жіңішке бұйымдарда (тақтай) бүрісу орын алады (сурет 13,2). 
Сурет 13,2. Ағаштың кебу кезінде деформациясы. Бүрісуді жою үшін кептірудің тиімді жолдары табылған, табиғи және жасанды.
жүктеу/скачать 3,03 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
≤Rs·γc