Полная версия

Главная arrow Техника arrow БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ: НАГРУЗКИ И НАГРЕВ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Коэффициенты безопасности и запаса прочности

В практике расчетов на прочность принято использовать два метода оценки несущей способности конструкции: метод допускаемых напряжений и метод разрушающих нагрузок. Прежде чем рассмотреть особенности этих методов, введем некоторые определения для напряжений.

Предельные (или опасные) напряжения - это такие напряжения, при которых происходит разрушение конструкции или возникают пластические деформации. Допускаемые - наибольшие напряжения, которые допустимы в конструкции с точки зрения ее надежной и безопасной работы. Расчетные - напряжения, возникающие в конструкции под действием приложенных к ней нагрузок.

Начнем с метода допускаемых напряжений, который широко используется в общем машиностроении, где требование минимальной массы играет второстепенную роль по сравнению с требованием безопасной и долговечной работы конструкции.

Допускаемые напряжения составляют долю от предела пропорциональности а у или предела текучести а02, которые считаются предельными (опасными) напряжениями, т.е. [о] = о0 2 / р, где г| - коэффициент запаса прочности для различных конструкций г|=1,5...5. На выбор требуемого коэффициента запаса прочности влияют следующие факторы:

  • 1) степень точности определения действующих нагрузок и применяемых методов расчета;
  • 2) степень однородности используемых материалов конструкции, их чувствительность к механической обработке и уровень разброса физико-механических свойств;
  • 3) ответственность детали.

Обычно коэффициент запаса прочности представляется в виде произведения частных коэффициентов запаса, учитывающих влияние различных факторов на надежность работы проектируемой конструкции.

Таким образом, при использовании метода допускаемых напряжений конструкция всегда работает в пределах упругих деформаций, причем расчетные напряжения меньше допускаемых, т.е. ор < [а].

Так как пластические деформации в конструкции отсутствуют, то в этом методе коэффициенты запаса прочности по нагрузкам и напряжениям будут одинаковыми. Как следует из диаграммы растяжения стального образца, приведенной на рис. 4, это совпадение будет соблюдаться на линейном участке кривой, вплоть до предела пропорциональности а .

Рис. 4

За пределом пропорциональности происходит перераспределение напряжений и пропорциональность между напряжениями и нагрузкой нарушается. Это означает, что на участке работы конструкции с пластическими деформациями запас прочности по напряжениям не позволяет судить о запасе прочности по ее нагрузкам. При проектировании ракет фактор массы играет решающую роль, поэтому конструкция проектируется так, чтобы прочностные свойства материала использовались полностью. Поэтому в качестве допускаемых напряжений в ракетостроении принимают предел пропорциональности или предел текучести (если остаточные деформации допустимы), а не часть их, как в общем машиностроении.

Запасы прочности в этом случае перекрывают область, где коэффициенты запаса по напряжениям и нагрузкам будут различными, и поэтому расчет конструкции ведется по разрушающим нагрузкам, которые в наибольшей степени характеризуют ее работоспособность.

Коэффициент запаса прочности в методе разрушающих нагрузок равен: г| = Мразр/[ЛГ], где [7V] - допускаемая нагрузка, т.е.,

обеспечивающая возникновение безопасных напряжений (в данном случае предела пропорциональности).

Если ввести понятие расчетной нагрузки AL, под которой следует понимать нагрузку, действующую на конструкцию, то

/Vp <[л']=/Vpa.p/л. Однако установить разрушающую нагрузку Л'ра!р расчетным путем, за исключением простейших случаев, не

представляется возможным, поэтому в методе разрушающих нагрузок поступают следующим образом.

Принимают коэффициент запаса прочности ц равным единице, а требуемый запас вводят в расчетную нагрузку, которая теперь умножается на коэффициент безопасности / Для того чтобы различать завышенную таким образом расчетную нагрузку и нагрузку, действующую на конструкцию, последнюю называют эксплуатационной 1V,, г.е. теперь Np = fN.). Эта нагрузка и используется при расчете конструкции на прочность в методе разрушающих нагрузок. Что касается коэффициента запаса прочности, то в общем случае его можно определить экспериментальным путем после вычисления Nразр . Теперь q = jVpa.jp / Np « 1 (не менее

0,98), и роль его сводится к оценке степени совершенства спроектированной конструкции.

Значение коэффициента безопасности установить теоретически довольно трудно, так как невозможно выявить все факторы, влияющие на его величину. В основном роль коэффициента безопасности сводится к компенсации:

  • 1) несоответствия между детерминистским расчетным и фактическим случайным представлением внешних нагрузок, внутренних усилий и несущей способности конструкции;
  • 2) отклонения расчетной схемы JIA и расчетных условий его нагружения от действительных.

Это заставляет набирать статистические данные по коэффициентам безопасности, чтобы использовать их в дальнейшем для проектирования новых конструкций.

В качестве примера рассмотрим типичные расчетные случаи, применяемые при проектировании отсеков баллистических ракег.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>