DOPUŠTENA NAPREZANJA PRI DINAMIČKOM OPTEREĆENJU Prethoni (približni) proračun: R σ op ( τ op) = ν R : iz Smithovih ijagrama ili tablica; ν = 3... 4 (10). Konačni (kontrolni) proračun: ν = 1,2 2 ( τ ) = R b 1 2 3 σ op op ν βk b b ν 2 1,8 1,6 1,4 1,2 H=100% 75% 50% 25% -1 0 +1 κ Utjecaj površinske hrapavosti b 1 : b 1 1 Za vlak/tlak i savijanje: b1 σ Rm = 1 0,22 log R z log 1 20 R m [N/mm 2 ]; R z [µm] - prosječna visina neravnina
Za torziju: b1 τ 0,575 b1 + 0,425 = σ Utjecaj veličine konstrukcijskog elementa b 2 : Veći elementi imaju manji faktor b 2, tj. manje opušteno naprezanje: σ s1 M s1 σ s1 σ sma x σ s2 M s2 σ s2 Približne vrijenosti faktora b 2 : Detaljniji proračun: uzima se u obzir i vrsta materijala i faktor koncentracije naprezanjaα k (k t - tehnološki faktor ovisan o materijalu; k g - faktor geometrije (veličine); k α - faktor utjecaja koncentracije naprezanja knjiga): b 2 = k t k gk α
Utjecaj režima raa u poručju vremenske inamičke čvrstoće b 3 : Ostali utjecaji: temperatura, korozija, vlaknasta - slojevita struktura. Kvalitativni prikaz utjecaja na amplituu inamičke čvrstoće R a (smjer strelice veći utjecajni parametar):
Shematski prikaz oređivanja opuštenih naprezanja ko statičkih i inamičkih opterećenja enja (nazivno azivno, tj. maksimalno naprezanje mora uvijek biti o opušteno tenog naprezanja): a): Pri statičkim se opterećenjima koncentracija naprezanja ne uzima u obzir, osim ko krhkih homogenih materijala. Pri inamičkim se opterećenjima koncentracija naprezanja obvezno uzima u obzir.
BACHOV FAKTOR KOREKCIJE α 0 Dinamički složeno napregnuti konstrukcijski elementi pojeina opterećenja tijekom vremena ne oživljavaju jenake promjene: 2 σ = σ + 3( α τ) 2 e Bachov faktor korekcijeα 0 uzima u obzir nejenaku promjenljivost pojeinih jelujućih opterećenja tijekom vremena. α 0 R = 1, 73 R Približne vrijenostiα 0 (vrijenosti zavise i o materijalu): t 0 α 0 Rs = 1, 73 R t MOGUĆNOSTI POVEĆANJA DINAMIČKE ČVRSTOĆE KONSTRUKCIJSKIH ELEMENATA σ R b1 b2 b 3 op = ν βk Trajna inamička čvrstoća stvarnog konstrukcijskog elementa oređenog oblika: R b b 1 β k 2
ZADATAK Po grupama: Konstrukcijski element o Č4320 (16MnCr5) opterećen je inamički izmjenično savijanjem tako a mu je srenje naprezanjeσ sm =300 N/mm 2, a faktor asimetrije naprezanja κ=0,5. Za taj materijal i savijanje je granica tečenja R es =840 N/mm 2, izmjenična inamička čvrstoća R s-1 =450 N/mm 2 i ishoišna inamička čvrstoća R s0 =770 N/mm 2. Faktor utjecaja hrapavosti nakon izrae elementa je b 1σ = 0,87, faktor veličine b 2 = 0,8, a efektivni faktor koncentracije naprezanjaβ ks = 1,5. a) Nacrtati Smithov ijagram za zaani materijal te stvarni izgle Smithova ijagrama za izveeni konstrukcijski element. b) Izračunati najveće i najmanje naprezanjeσ smax i σ smin. c) Hoće li pri tim naprezanjima oći o loma? NAČINI POVEĆANJA DINAMIČKE ČVRSTOĆE KONSTRUKCIJSKIH ELEMENATA Kvalitetnom površinskom obraom - faktoromb 1 Minimalnim izmjerama - faktoromb 2 Oblikom koji smanjuje koncentraciju naprezanja - faktoromβ k : zarezna mjesta trebaju biti prilagođena toku silnica, sa što manjom ubinom i što većim polumjerom zaobljenja (fluioinamička sličnost!). Oblikovanje prijelaza na osovini: loše oblikovanje iealni parabolični prijelaz
0,1 0,1 jenostavno povoljno oblikovanje vrlo obro oblikovanje Zarezi za rasterećenje (zarezi za zaklanjanje stress shieling): ko smanjenja promjera ko utora za uskočnik Općenito: izbjegavati višestruku koncentraciju naprezanja: neispravno ispravno Stvaranje vlastitih tlačnih naprezanja u površinskom sloju: σ vlastito vlastita tlačna naprezanja u površinskom sloju M s σ narinuto - + M s naprezanja uslije savijanja u pogonu M s - σ rezultirajuće + M s rezultirajuća naprezanja vlačno naprezanje je manje
- Mehaničko komprimiranje površine: pjeskarenje, sačmarenje, valjanje, tlačenje i provlačenje. F F komprimiranje utora valjanjem kotačićima F komprimiranje površine kraj poprečnog provrta tlačenjem Do komprimiranja površine olazi i ko kovanja i valjanja. - Razvlačenje izna granice tečenja Toplinska obraa I tu se javljaju vlastita tlačna naprezanja. Inukcijsko kaljenje: smanjuje se η k i povećava inamička čvrstoća (o preko 100%). Cementiranje - zasićivanje površinskih slojeva ugljikom i kaljenje povećanje inamičke čvrstoće o 100%. Nitriranje - obogaćivanje površinskog sloja ušikom na povećanje inamičke čvrstoće (i o 100%) i otpornosti na koroziju; η k = 0; nema znatnijih promjena oblika. Cijaniranje (karbonitriranje) - zasićivanje površinskog sloja ugljikom i ušikom. Uvježbavanje materijala Novi se element najprije slabije inamički opterećuje, a zatim sve više i više povećanje inamičke čvrstoće o 20%.
Što smo naučili - Dopuštena naprezanja pri inamičkom opterećenju. - Prethoni i konačni proračun. - Utjecaj površinske hrapavosti, veličine konstrukcijskog elementa, režima raa, te ostali utjecaji (temperatura, korozija, vlaknasta struktura). - Bachov faktor korekcijeα 0. - Mogućnost povećanja inamičke čvrstoće konstrukcijskih elemenata: kvalitetnom povšinskom obraom, minimalnim izmjerama, oblikom koji smanjuje koncentraciju naprezanja, stvaranjem vlastitih tlačnih naprezanja u površinskom sloju, toplinskom obraom, te uvježbavanjem materijala.