Твердость

Понимается способность материала оказывать сопротивление проникновению в него другого более твердого тела. Для определения твердости металлов существует несколько способов. Наиболее распространенным является способ, при котором производится вдавливание стального закаленного шарика в испытуемый металл.

Шарик проникает на некоторую глубину h в металл и оставляет в нем отпечаток в виде круглой лунки диаметром d. Твердость по Бринеллю представляет собой отношение силы F, с которой вдавливается шарик, к площади поверхности лунки, равной (). В зависимости от толщины изделия применяют шарики различных диаметров. Например, твердость на чертежах для стали обозначается «твердость 150…300 НВ».

2.4. Допускаемые напряжения. При проектировании элементов конструкции необходимо определять размеры, обеспечивающие его безопасную (безотказную) работу при заданных нагрузках. Необходимо исходить из того, чтобы наибольшее расчетное напряжение в поперечном сечении элемента конструкции было меньше того предельного напряжения, при котором возникает опасность появления пластической деформации или опасность разрушения. При этом нужно иметь определенный «запас» по напряжениям в сечении. Коэффициент запаса прочности задается заранее и называется нормативным или требуемым и обозначается .

Условие прочности можно записать через напряжения, если принять:

Тогда условие прочности:

,

где – допускаемое напряжение.

Т.е. прочность элемента конструкции обеспечивается, если наибольшее напряжение, возникающее в нем, не превышает допускаемого .

Для пластичных материалов, как при растяжении, так и при сжатии, предельным напряжением является предел текучести . Поэтому для них допускаемое напряжение получают, исходя из предела текучести :

, где коэффициент запаса прочности

Для хрупких материалов допускаемое напряжение растяжения и допускаемое напряжение сжатия получают, исходя из пределов прочности или , т.е.

; ; где

Условия прочности применительно к расчетам при растяжении (сжатии) записываются в виде:

.

Исходя из этого условия, производят три вида расчетов:

· Проектировочный расчет (определяют А).

· Определение допускаемой нагрузки .

· Поверочный расчет (определяют σ).

Проектировочный расчет. Известны нагрузки, выбраны или заданы материал, допускаемые напряжения. Расчетом определяются площадь поперечного сечения бруса и его размеры:

- площадь поперечного сечения, - диаметр для круглого сечения бруса.

Поверочный расчет. Нагрузка известна, а также есть данные о материале и размерах бруса. Требуется проверить выполнения условия прочности в виде

Наибольшее расчетное напряжение σ не должно быть больше допускаемого (более, чем на 5%). Сечение, в котором возникает наибольшее расчетное напряжение при растяжении (сжатии) называется опасным

Определение допускаемой нагрузки. Известны размеры бруса и его материал, а также допускаемое напряжение , требуется определить максимально допустимую нагрузку.

, или .