Тема: Элементы теории усталости. Усталостное разрушение как случайный процесс

Министерство образования и науки

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра механики

 

В.И. Лукашенко

Конспект лекций

По дисциплине

“Вероятностные методы строительной механики и теория

Надежности строительных конструкций“.

(

(Часть 2)

 

Учебное пособие

 

 

Казань - 2015 г.

УДК 624.04//// (075)

ББК 38.112

Л84

 

 

Л84 «Конспект лекций по дисциплине “Вероятностные методы строительной механики и теория надежности строительных конструкций“»: Учебное пособие / сост. В.И. Лукашенко. – Казань: Издательство Казанского государственного архитектурно-строительного университета, 2015. – 72 с.

 

 

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Казанского государственного архитектурно-строительного университета

 

 

Учебное пособие составлено в соответствии с учебными планами и рабочей программой по первой части курса “Вероятностные методы строительной механики и теория надежности строительных конструкций“ для студентов специальности 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений». Излагаются необходимые для усвоения методов понятия теории вероятности и их приложения к решению задач расчета сооружений при действии случайных нагрузок и определения коэффициента запаса прочности их элементов с учетом случайного характера параметров жесткости и геометрии.

 

Ил. – 24; табл. – 15; библиограф. 7 наименов.

 

Рецензенты:

 

кандидат технических наук, доцент кафедры металлоконструкций и ИС

О.И. Ефимов

доктор технических наук, профессор, зав. кафедры МК и ИС

И.Л. Кузнецов

 

УДК 624.04 (075)

ББК 38.112

 

© Казанский государственный

архитектурно-строительный

университет, 2015

© Лукашенко В.И. 2015

СОДЕРЖАНИЕ

(Часть 2)

Тема: Элементы теории усталости. Усталостное разрушение как случайный процесс

 

Лекции 10,11 Основные понятия теории усталости. Усталостное разрушение. Механизм усталостного разрушения. Кривые Велера. Факторы, влияющие на сопротивление разрушению. Влияние концентрации напряжений, масштабный фактор и другие.

 

Лекции 12,13 Модель процесса накопления усталостных повреждений. Основы статистической теории усталостного разрушения и примеры ее применения для исследований прочности. Оценка долговечности при различных гипотезах накопления усталостных повреждений.

 

Тема: Основы теории надежности. Приложение ее к вопросам прочности

 

Лекции 14,15 Основные понятия. Надежность, мера надежности, долговечность и нормативный ресурс. Задачи теории надежности. Определение надежности системы по надежности ее элементов.

 

Лекции16,17 Надежность последовательного, параллельного и смешанного соединения элементов. Другие задачи теории надежности в приложении ее к вопросам прочности сооружений как системы связанных элементов.

 

Тема: Задачи и вероятностные методы их решения на основе статистического моделирования случайных величин и случайных процессов

 

Лекции 18,19 Определение статистических характеристик прочности. Определение статистических характеристик внешних нагрузок.

 

Лекции 20,21 Определение средней долговечности при действии циклических напряжений со случайными амплитудами

 

Лекции 22,23 Методы вычисления надежности и коэффициентов запаса. Выбор нормативного коэффициента запаса. Коэффициенты запаса в практических расчетах.

 

Лекции 24,25,26 Современные методы моделирования случайных процессов и величин при решении задач строительной механики расчета и проектирования сооружений

 

 

Тема: Элементы теории усталости. Усталостное разрушение как случайный процесс

 

Лекции 10,11 Основные понятия теории усталости. Усталостное разрушение. Механизм усталостного разрушения. Кривые Велера. Факторы, влияющие на сопротивление разрушению. Влияние концентрации напряжений, масштабный фактор и другие

 

Первые наблюдения усталостного разрушения относятся к концу XVIII века, когда у длительно эксплуатируемых дилижансов в Англии и почтовых карет во Франции неожиданно для инженерного мира стали хрупко ломаться оси, изготовленные из кованого железа, обладающего высокой пластичностью. Специалисты того времени объясняли это явление перерождением материала за счет его усталости в процессе длительной эксплуатации под действием переменных напряжений, возникающих из-за неровностей дороги. С тех пор термин "Усталость материалов", хотя не отражающий полностью сложные процессы, протекающих в металле под воздействием напряжений, переменных во времени, нашёл высокое распространение в инженерных методах расчёта надёжности элементов конструкций.

 

Первые систематические экспериментальные исследования сопротивления усталостному разрушению стальных образцов при действии переменных нагрузок были проведены немецким ученым А. Велером, который опубликовал результаты исследований в виде итоговых таблиц в 1870 г. Графическое представление этих результатов в виде кривых усталости впервые было осуществлено Л. Шпангенбергом в 1875 г., хотя в мировой практике эти кривые связываются только с именем А. Велера.

 

Усталость материалов и в настоящее время является одной из основных причин отказа деталей машин и элементов конструкции, подверженных действию напряжений, циклически изменяющихся во времени. В связи с этим для повышения ресурса и надежности подобных конструкций важное значение приобретают вопросы выбора материала, обоснования режимов технологии производства полуфабрикатов и деталей и организации контроля технологического процесса, обеспечивающие стабильное и высокое сопротивление элементов конструкций усталостному разрушению.