Зная механические свойства материала можно определить, какие напряжения являются безопасными для работы конструкции, т.е. установить допускаемые напряжения. Очевидно, что допускаемое напряжение должно быть меньше опасного для данного материала:
где: [σ] – допускаемое напряжение;
σпр – предельное – опасное напряжение;
[s] – регламентированный нормами проектирования коэффициент запаса прочности или коэффициент безопасности.
При статических нагрузках для хрупких материалов принимают σпред=σВ, для пластичных σпред=σТ.
Значение коэффициента запаса прочности обычно принимают на основании опыта конструирования и эксплуатации машин определенного типа, как произведение частных коэффициентов от 3-х до 10-ти.
[s]=[s1]·[s2]·[s3]·…·[sn]
[s1] – коэффициент, учитывающий точность расчетной схемы [s1]= (1,2÷3);
[s2] – коэффициент, учитывающий неоднородность материала, его чувствительность к недостаткам механической обработки, [s2]=(1,2÷3);
[s3] – коэффициент условий работы, [s3]=(1÷1,5);
[s] ≥ 1,5 следовательно [σ] ≥ 1,5 σпр.
Для ориентировочных и предварительных расчетов можно пользоваться таблицами допускаемых напряжений.
Растяжение- сжатие
Растяжением (сжатием) называется такое напряженно-деформированное состояние, которое создается внешними силами, действующими по оси стержня, при этом в поперечных сечениях возникает только один ВСФ – продольная сила NZ (FZ).
Продольная сила NZ (FZ) есть равнодействующая внутренних сил упругости действующих перпендикулярно плоскости поперечного сечения – нормальных напряжений.
Продольная сила, соответствующая растяжению считается положительной, сжатию – отрицательной.
Определим продольные силы для стержня. Применим метод сечений. Проведя сечение а-а, отбросим левую часть. Воздействие левой части заменим продольной силой и найдем ее величину из уравнения равновесия ΣFZ=0.
–NZ+2F=0 → NZ= 2F (положительная - растяжение)
Аналогично находим NZ в сечении В-В.
–NZ–5F +2F =0 → NZ= –3F (отрицательная - сжатие).
Строим эпюру.
На эпюрах сил в местах приложения сосредоточенных сил имеются скачки равные этим силам.
Продольная сила в сечении заделки равна реакции заделки NZ = FR.