Задание. Наберите текст

2.1 Напряжения и деформации при кручении стержней круглого сечения.

Теория кручения стержней круглого поперечного сечения базируется на следующих предпосылках: 1) ось стержня после деформации остается прямой линией; 2) расстояние между поперечными сечениями не изменяется, т. е. отсутствует удлинения или укорочения волокон стержня; 3) поперечные сечения, плоские до деформации, остаются плоскими и перпендикулярными к оси стержня после деформации (это положение называется гипотезой плоских сечений); 4) радиусы поперечных сечений, поворачиваясь на определенный угол, остаются прямыми.

Следовательно, кручение можно рассматривать как чистый сдвиг, вызываемый поворотом одного сечения относительно другого. В поперечных сечениях стержня возникают касательные напряжения, определяемые по формуле: t=Tr/J_p, где r - расстояние от исследуемой точки до оси стержня, J_p – полярный момент инерции сечения стержня: для круглого сечения J_p=pd²/32, для кругового кольца J_p=pD⁴(1-a⁴)/32; a=d/D; D,d – соответственно наружный и внутренний диаметры сечения кольца.

2.2. Простейшие способы обработки данных.

Графический способ. Пусть данные опыта представлены таблицей. Через точки, определяемые этой таблицей или близкие к ним, проводим график и по виду графика определяем вид эмпирической формулы. Простейшим случаем считается тот, для которого данные опыта приводят к точкам, располагающимся приблизительно на прямой y=a₀+a₁х или на кривых, уравнения которых S=At^a и S=Ae^at преобразуются заменой переменных к линейной функции. Решая эту задачу графическим способом, наносим точки на координатную сетку и проводим прямую приблизительно через эти точки так, чтобы она лежала возможно ближе к каждой из нанесенных точек, а затем берем две произвольные точки на этой прямой и подставляем их координаты в соотношение y=a₀+a₁x. Из полученных таким образом двух уравнений найдем a₀ и a₁.

Подбор параметров способом наименьших квадратов. На практике часто приходится решать такую задачу. Пусть для двух функционально связанных величин x и y известны n пар соответствующих значений (x₁, y₁), …, (x_n,y_n). Требуется в наперед заданной формуле y=f(x, a₁,a₂, …,a_m) определить m параметров a₁,a₂, …,a_m (m£n) так, чтобы в эту формулу наилучшим способом «укладывались» бы известные n пар значений x и y.

2.3. Напряжения в точке.

При действии на тело внешних нагрузок в последнем возникает в общем случае неоднородное напряженное состояние, но всегда можно выбрать в окрестностях произвольно взятой точки внутри тела такую достаточно малую область, для которой напряженное состояние можно рассматривать как однородное.

Напряженным состоянием в точке называется совокупность напряжений, действующих по всевозможным площадкам, проведенным через эту точку. Чтобы охарактеризовать напряженное состояние в точке шестью сечениями, выделяют элементарный объем в виде прямоугольного параллелепипеда, по граням которого действуют нормальные s_x, s_y, s_z и касательные t_xy, t_yx, t_yz, t_zy, t_zx, t_xz напряжения. Система сил, приложенная к параллелепипеду, должна удовлетворять статическим уравнениям равновесия:

Sx=0, Sy=0, Sz=0, SM_x=0, SM_y=0, SМ_z=0.

Первые три условия равновесия удовлетворяются тождественно, поскольку на противоположных гранях возникают обратные по знаку силы, а последующих три – только в том случае, если моменты касательных напряжений по взаимно перпендикулярным площадкам равны.

Таким образом, на гранях выделенного параллелепипеда действует только шесть независимых компонентов напряжений.

2.4. Испытания на растяжение.

Для этого вида испытания изготавливают стандартные образцы. В зависимости от площади поперечного сечения различают нормальные и пропорциональные образцы.

Нормальные образцы имеют площадь поперечного сечения 314 мм² (d₀=20мм). Они бывают двух видов: длинные (длина расчетной части l₀=200мм, а отношение l₀/d₀=10) и короткие (l₀=100мм, а отношение l₀/d₀=5).

Площадь поперечного сечения пропорциональных образцов может быть произвольной, а расчетную длину определяют по формуле l₀=11,3ÖF₀ или l₀=16,65ÖF₀ в зависимости от F₀ – исходной площади поперечного сечения образцов.

При испытаниях образец растягивают до момента его разрыва. При этом вычерчивается диаграмма растяжения образца. По вертикальной оси диаграммы откладывается нагрузка P, по горизонтальной – абсолютное удлинение образца Dl.

P_p – нагрузка предела пропорциональности.

Пределом пропорциональности s_p называют наибольшее напряжение, до которого относительное удлинение образца остается прямо пропорциональным нагрузке P_p. Его определяют по формуле s_p=P_p/F₀.

Нагрузка P_e, при которой образец получает остаточное удлинение, равное 0,005% расчетной длины, называют нагрузкой предела упругости.

2.5 Виражи.

На кривых малых радиусов особенно неблагоприятные условия создаются для автомобилей, движущихся по внешней полосе проезжей части, имеющей уклон от центра кривой.

Для повышения устойчивости автомобилей против заноса в таких случаях устраивают односкатный поперечный профиль с уклоном проезжей части и обочин к центру – вираж.

Поперечный уклон виража, необходимы для обеспечения движения u (м/с) при заданном радиусе R (м), может быть найден путем преобразования выражения для определения радиуса кривых:

i_вир=u²/(gR)-m= u²/(gR)-j_поперч

Поскольку по дорогам не все автомобили движутся с расчетной скоростью, а при меньших скоростях движение по покрытию с крутыми поперечными уклонами неудобно, виражи страивают с уклоном i не круче 60 – 80 ⁰/₀₀, а в местностях, где не бывает гололеда, – 100 ⁰/₀₀. При частых гололедах уклоны виражей уменьшают i до 40 ⁰/₀₀.

Переход от двускатного поперечного профиля покрытия на прямом участке к односкатному поперечному профилю на кривых осуществляется постепенным поворотом проезжей части около оси дороги в пределах короткого участка, называемого отгоном виража. Длину отгона виража назначают из условия, чтобы дополнительный уклон на внешней кромке покрытия i_доп=H/L_отг не превышал в зависимости от категории дороги 5 – 20%.

2.6 Рыхление и уплотнение грунтов.

Рыхление производят: при необходимости разработки скреперами или бульдозерами плотных грунтов (глины твердой, сланцевой, моренной с валунами в количестве 30% по объему); для предохранения грунтов от промерзания в осенне-зимний период и других целей.

Рыхлители применяют для снятия старых дорожных покрытий при ремонте и реконструкции городских дорог, а также рыхления скальных и мерзлых грунтов. Производительность рыхлителя P=1000×u×b×h×m_в/n, где u - скорость движения рыхлителя, км/ч; b – ширина разрыхляемой полосы за один проход, м; h – глубина рыхления грунта; m_в коэффициент использования рыхлителя по времени, равный 0,8 … 0,85; n – число проходов по одному следу.

Уплотнение грунта, отсыпаемого в постоянные земляные сооружения, а также в пазухи котлованов и траншей, производят послойно с учетом вида грунта, его влажности, и типа грунтоуплотняющих механизированных средств. Степень уплотнения (%) e=(r_пр/r_ст)×100, где r_пр – практически полученная плотность грунта при определении его влажности, г/см³; r_ст – стандартная плотность сухого грунта (скелета грунта), г/см³.

2.7 Некоторые основные положения и определения по ЕСДП.

Размер – числовое значение линейной величины (диаметр, длина и т.п.) в выбранных единицах измерения.

Действительный размер – размер, установленный измерением с допустимой погрешностью.

Предельные размеры – два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер.

Наибольший предельный размер – больший из двух предельных размеров.

Наименьший предельный размер – меньший из двух предельных размеров.

Номинальный размер – размер, который служит началом отсчета отклонения и относительно которого определяются предельные размеры. Его определяют исходя из функционального назначения детали или сборочной единицы путем расчета. Ряды нормальных линейных размеров построены на основе предпочтительных чисел, представляющих собой десятичные ряды геометрических прогрессий со знаменателями j:»1,6 для ряда R5;»1,25 для ряда R10;»1,12 для ряда R20;»1,06 для ряда R40.

Отклонение – алгебраическая разность между размером (действительным, предельным и т.д.) и соответствующим номинальным размером.

2.8 Скользящая (подвижная) опалубка.

Многоэтажные жилые дома и другие сооружения большой высоты из монолитного железобетона строят с применением металлических стержней, расположенные в стенах в качестве опоры для опалубки. Опалубка небольшой высоты (1200 мм), расположенная по обеим сторонам возводимой стены, непрерывно поднимается (скользит) по ней по мере укладки и твердения бетона.

Основными элементами скользящей опалубки являются домкратная рама, гидравлический домкрат, домкратный стержень, металлическая опалубка.

Чтобы исключить совпадение стыков стержней на одном уровне в первом ярусе, их устанавливают разной длины, трех типоразмеров: l, ²/₃l, ¹/₃l. В последующих ярусах стержни принимают одинаковой длины. Так как домкратные стержни в расчете конструкции на прочность не учитываются (а расход металла составляет 10…20 кг на 1 м³ бетона, если оставлять их в стене), то по окончании бетонирования их извлекают.

Минимальную толщину возводимой стены определяют из условия, при котором в момент подъема опалубки не происходит отрыв свежеуложенной бетонной смеси от ранее уложенного бетона. Это требование сохраняется, когда масса уложенного бетона P больше силы трения T, возникающих между стенками опалубки и бетоном, т.е. Р³Т.

2.9 Экономичность движения по криволинейным участкам дороги.

Поперечная сила вызывает боковой увод колеса – смещение вбок, под влиянием которого она катится под некоторым углом к своей плоскости, испытывая перекашивание, на которое затрачивается дополнительная мощность двигателя.

Исследования показали, что при углах увода, меньших 3 – 4°для шин легковых автомобилей и 4 – 5° для шин грузовых автомобилей, их значение прямо пропорционально поперечной силе d=Y/К_ув.

Значения параметра К_ув для шин легковых автомобилей составляет от 4 до 7 H/град, а для грузовых автомобилей от 10 до 20 H/град. Предложена эмпирическая формула, дающая зависимость К_ув от размеров шин отечественного производства: К_ув=5×b×(D+2×b)×(0,1×p+1), где b – ширина профиля, дюймы; D – диаметр обода, дюймы; p – давление воздуха в шине, МПа.

С увеличением угла увода резко возрастает мощность, затрачиваемая на качение колеса, и повышается износ шин. Опытные данные показывают, что если даже поперечная сила ограничена величиной, при которой угол увода не превышает 1°, износ шин увеличивается в 5 раз по сравнению с прямолинейным движением, затраты мощности двигателя достигают 15%. Этому соответствует коэффициент поперечной силы m=Y/Q=d/(К_ув×Q)»0,1.

2.10 Компоненты и фазы системы железо-углерод.

Железо (Fe) – блестящий светло-серый металл. Атомный номер 26, плотность 7,87 Мг/м³, температура плавления 1539°С, температура кипения 2880°С, модуль упругости 210 ГПа.

Углерод (С) в железоуглеродистых сплавах находится в химически связанном или свободном состоянии. Атомный номер 6, плотность 2,6 Мг/м³, температура плавления 4000°С, температура кипения 4200°С. Он имеет две кристаллические модификации – графит и алмаз.

В зависимости от температуры и содержания углерода железоуглеродистые сплавы образуют ряд структурных составляющих (фаз).

Феррит (Ф) – твердый раствор внедрения углерода в a-железе, имеет кубическую объемно-центрированную решетку, максимальная растворимость при 727 °С составляет 0,02%.Феррит характеризуется низкой прочностью (s_в=250 МПа) и твердостью (HB 80-100) и высокой пластичностью (d=50%; y=80%).

Аустенит (А) – твердый раствор внедрения углерода в g-железе, имеет кубическую гранецентрированную решетку. Предельная растворимость углерода в g-железе при температуре 1147°С – 2,14%. Аустенит немагнитен. Он имеет твердость НВ 160 при d=40-50%.