Основное допускаемое напряжение стали
Онлайн калькулятор по определению допускаемых напряжений материалов: сталей и сплавов алюминия, меди и титана.
Калькулятор онлайн определяет расчетные допускаемые напряжения σ в зависимости от расчетной температуры для различных марок материалов следующих типов: углеродистая сталь, хромистая сталь, сталь аустенитного класса, сталь аустенито-ферритного класса, алюминий и его сплавы, медь и ее сплавы, титан и его сплавы согласно ГОСТ-52857.1-2007 [1].
| Исходные данные: | |
| Расчетная температура среды Т, °С | |
| Тип материала | углеродистая сталь хромистая сталь сталь аустенитного класса сталь аустенито-ферритного класса алюминий и его сплав медь и ее сплавы титан и его сплавы |
| Марка материала | |
| Решение: | |
| Допускаемое напряжение материала [σ], МПа | определение допускаемого напряжения |
Помощь на развитие проекта premierdevelopment.ru Send mail и мы будем знать, что движемся в правильном направлении. Спасибо, что не прошели мимо! Допускаемые напряжения были определены согласно ГОСТ-52857.1-2007 [1].
для углеродистых и низколегированных сталей
для жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких сталей аустенитного класса
- [1],п.5.1. Расчетную температуру используют для определения физико-механических характеристик материала и допускаемых напряжений, а также при расчете на прочность с учетом температурных воздействий.
- [1],п.5.2. Расчетную температуру определяют на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний, или опыта эксплуатации аналогичных сосудов.
- За расчетную температуру стенки сосуда или аппарата принимают наибольшую температуру стенки. При температуре ниже 20 °С за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений принимают температуру 20 °С.
- [1],п.5.3. Если невозможно провести тепловые расчеты или измерения и если во время эксплуатации температура стенки повышается до температуры среды, соприкасающейся со стенкой, то за расчетную температуру следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 20 °С.
- При обогреве открытым пламенем, отработанными газами или электронагревателями расчетную температуру принимают равной температуре среды, увеличенной на 20 °С при закрытом обогреве и на 50 °С при прямом обогреве, если нет более точных данных.
- [1],п.5.4. Если сосуд или аппарат эксплуатируются при нескольких различных режимах нагружения или разные элементы аппарата работают в разных условиях, для каждого режима можно определить свою расчетную температуру (ГОСТ-52857.1-2007, п.5).
Блок исходных данных выделен желтым цветом , блок промежуточных вычислений выделен голубым цветом , блок решения выделен зеленым цветом .
Допускаемые напряжения
и механические свойства материалов
Для определения допускаемых напряжений в машиностроении применяют следующие основные методы.
1. Дифференцированный запас прочности находят как произведение ряда частных коэффициентов, учитывающих надежность материала, степень ответственности детали, точность расчетных формул и действующие силы и другие факторы, определяющие условия работы деталей.
2. Табличный — допускаемые напряжения принимают по нормам, систематизированным в виде таблиц
(табл. 1 — 7). Этот метод менее точен, но наиболее прост и удобен для практического пользования при проектировочных и проверочных прочностных расчетах.
В работе конструкторских бюро и при расчетах деталей машин применяются как дифференцированный, так и. табличный методы, а также их комбинация. В табл. 4 — 6 приведены допускаемые напряжения для нетиповых литых деталей, на которые не разработаны специальные методы расчета и соответствующие им допускаемые напряжения. Типовые детали (например, зубчатые и червячные колеса, шкивы) следует рассчитывать по методикам, приводимым в соответствующем разделе справочника или специальной литературе.
Приведенные допускаемые напряжения предназначены для приближенных расчетов только на основные нагрузки. Для более точных расчетов с учетом дополнительных нагрузок (например, динамических) табличные значения следует увеличивать на 20 — 30 %.
Допускаемые напряжения даны без учета концентрации напряжений и размеров детали, вычислены для стальных гладких полированных образцов диаметром 6-12 мм и для необработанных круглых чугунных отливок диаметром 30 мм. При определении наибольших напряжений в рассчитываемой детали нужно номинальные напряжения σном и τном умножать на коэффициент концентрации kσ или kτ:
1. Допускаемые напряжения*
для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
Читайте также: Величина коэффициента мощности при резонансе напряжений
| Марка стали |
Допускаемые напряжения **, МПа | |||||||||||||
| при растяжении [σp] | при изгибе [σиз] | при кручении [τкр] | при срезе [τср] | при смятии [σсм] | ||||||||||
| I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | |
| Ст2 Ст3 Ст4 Ст5 Ст6 |
115 125 140 165 195 |
80 90 95 115 140 |
60 70 75 90 110 |
140 150 170 200 230 |
100 110 120 140 170 |
80 85 95 110 135 |
85 95 105 125 145 |
65 65 75 80 105 |
50 50 60 70 80 |
70 75 85 100 115 |
50 50 65 65 85 |
40 40 50 55 65 |
175 190 210 250 290 |
120 135 145 175 210 |
* Горский А.И.. Иванов-Емин Е. Б.. Кареновский А. И. Определение допускаемых напряжений при расчетах на прочность. НИИмаш, М., 1974.
** Римскими цифрами обозначен вид нагрузки: I — статическая; II — переменная, действующая от нуля до максимума, от максимума до нуля (пульсирующая); III — знакопеременная (симметричная).
2. Механические свойства и допускаемые напряжения
углеродистых качественных конструкционных сталей
3. Механические свойства и допускаемые напряжения
легированных конструкционных сталей
4. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из углеродистых и легированных сталей
5. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из серого чугуна
6. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из ковкого чугуна
7. Допускаемые напряжения для пластмассовых деталей
Для пластичных (незакаленных) сталей при статических напряжениях (I вид нагрузки) коэффициент концентрации не учитывают. Для однородных сталей (σв > 1300 МПа, а также в случае работы их при низких температурах) коэффициент концентрации, при наличии концентрации напряжения, вводят в расчет и при нагрузках I вида (k > 1). Для пластичных сталей при действии переменных нагрузок и при наличии концентрации напряжений эти напряжения необходимо учитывать.
Для чугунов в большинстве случаев коэффициент концентрации напряжений приближенно принимают равным единице при всех видах нагрузок (I — III). При расчетах на прочность для учета размеров детали приведенные табличные допускаемые напряжения для литых деталей следует умножать на коэффициент масштабного фактора, равный 1,4 . 5.
Приближенные эмпирические зависимости пределов выносливости для случаев нагружения с симметричным циклом:
Механические свойства и допускаемые напряжения антифрикционного чугуна:
— предел прочности при изгибе 250 ÷ 300 МПа,
— допускаемые напряжения при изгибе: 95 МПа для I; 70 МПа — II: 45 МПа — III, где I. II, III — обозначения видов нагрузки, см. табл. 1.
Ориентировочные допускаемые напряжения для цветных металлов на растяжение и сжатие. МПа:
— 30. 110 — для меди;
— 60. 130 — латуни;
— 50. 110 — бронзы;
— 25. 70 — алюминия;
— 70. 140 — дюралюминия.
Приложение 1. Допускаемые напряжения для разных видов сталей
Таблица 5. Допускаемые напряжения для углеродистых и низколегированных сталей
| Расчет ная темпе ратура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение [σ], МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ВСт3 | 09Г2С, 16ГС | 20, 20К | 10 | 10Г2, 09Г2 | 17ГС, 17Г1С, 10Г2С1 | |||
| толщина, мм | ||||||||
| до 20 | свыше 20 | до 32 | свыше 32 | до 160 | ||||
| 20 | 154 (1540) | 140 (1400) | 196 (1960) | 183 (1830) | 147 (1470) | 130 (1300) | 180 (1800) | 183 (1830) |
| 100 | 149 (1490) | 134 (1340) | 177 (1770) | 160 (1600) | 142 (1420) | 125 (1250) | 160 (1600) | 160 (1600) |
| 150 | 145 (1450) | 131 (1310) | 171 (1710) | 154 (1540) | 139 (1390) | 122 (1220) | 154 (1540) | 154 (1540) |
| 200 | 142 (1420) | 126 (1260) | 165 (1650) | 148 (1480) | 136 (1360) | 118 (1180) | 148 (1480) | 148 (1480) |
| 250 | 131 (1310) | 120 (1200) | 162 (1620) | 145 (1450) | 132 (1320) | 112 (1120) | 145 (1450) | 145 (1450) |
| 300 | 115 (1150) | 108 (1080) | 151 (1510) | 134 (1340) | 119 (1190) | 100 (1000) | 134 (1340) | 134 (1340) |
| 350 | 105 (1050) | 98 (980) | 140 (1400) | 123 (1230) | 106 (1060) | 88 (880) | 123 (1230) | 123 (1230) |
| 375 | 93 (930) | 93 (930) | 133 (1330) | 116 (1160) | 98 (980) | 82 (820) | 108 (1080) | 116 (1160) |
| 400 | 85 (850) | 85 (850) | 122 (1220) | 105 (1050) | 92 (920) | 77 (770) | 92 (920) | 105 (1050) |
| 410 | 81 (810) | 81 (810) | 104 (1040) | 104 (1040) | 86 (860) | 75 (750) | 86 (860) | 104 (1040) |
| 420 | 75 (750) | 75 (750) | 92 (920) | 92 (920) | 80 (800) | 72 (720) | 80 (800) | 92 (920) |
| 430 | 71* (710) | 71* (710) | 86 (860) | 86 (860) | 75 (750) | 68 (680) | 75 (750) | 86 (860) |
| 440 | — | — | 78 (780) | 78 (780) | 67 (670) | 60 (600) | 67 (670) | 78 (780) |
| 450 | — | — | 71 (710) | 71 (710) | 61 (610) | 53 (530) | 61 (610) | 71 (710) |
| 460 | — | — | 64 (640) | 64 (640) | 55 (550) | 47 (470) | 55 (550) | 64 (640) |
| 470 | — | — | 56 (560) | 56 (560) | 49 (490) | 42 (420) | 49 (490) | 56 (560) |
| 480 | — | — | 53 (530) | 53 (530) | 46* (460) | 37 (370) | 46** (460) | 53 (530) |
| ________________ * Для расчетной температуры стенки 425 °С. | ||||||||
Примечания:
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см 2 ) в сторону меньшего значения.
3. При расчетных температурах ниже 200 °С сталь марок 12МХ, 12ХМ, 15ХМ применять не рекомендуется.
Таблица 7 * Допускаемые напряжения для жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного класса
| Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение[σ], МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 03Х21Н21М4ГБ | 03Х18Н11 | 03Х17Н14М3 | 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т |
12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т |
|
| 20 | 180 (1800) | 160 (1600) | 153 (1530) | 168 (1680) | 184 (1840) |
| 100 | 173 (1730) | 133 (1330) | 140 (1400) | 156 (1560) | 174 (1740) |
| 150 | 171 (1710) | 125 (1250) | 130 (1300) | 148 (1480) | 168 (1680) |
| 200 | 171 (1710) | 120 (1200) | 120 (1200) | 140 (1400) | 160 (1600) |
| 250 | 167 (1670) | 115 (1150) | 113 (1130) | 132 (1320) | 154 (1540) |
| 300 | 149 (1490) | 112 (1120) | 103 (1030) | 123 (1230) | 148 (1480) |
| 350 | 143 (1430) | 108 (1080) | 101 (1010) | 113 (1130) | 144 (1440) |
| 375 | 141 (1410) | 107 (1070) | 90 (900) | 108 (1080) | 140 (1400) |
| 400 | 140 (1400) | 107 (1070) | 87 (870) | 103 (1030) | 137 (1370) |
| 410 | — | 107 (1070) | 83 (830) | 102 (1020) | 136 (1360) |
| 420 | — | 107 (1070) | 82 (820) | 101 (1010) | 135 (1350) |
| 430 | — | 107 (1070) | 81 (810) | 100,5 (1005) | 134 (1340) |
| 440 | — | 107 (1070) | 81 (810) | 100 (1000) | 133 (1330) |
| 450 | — | 107 (1070) | 80 (800) | 99 (990) | 132 (1320) |
| 460 | — | — | — | 98 (980) | 131 (1310) |
| 470 | — | — | — | 97,5 (975) | 130 (1300) |
| 480 | — | — | — | 97 (970) | 129 (1290) |
| 490 | — | — | — | 96 (960) | 128 (1280) |
| 500 | — | — | — | 95 (950) | 127 (1270) |
| 510 | — | — | — | 94 (940) | 126 (1260) |
| 520 | — | — | — | 79 (790) | 125 (1250) |
| 530 | — | — | — | 79 (790) | 124 (1240) |
| 540 | — | — | — | 78 (780) | 111 (1110) |
| 550 | — | — | — | 76 (760) | 111 (1110) |
| 560 | — | — | — | 73 (730) | 101 (1010) |
| 570 | — | — | — | 69 (690) | 97 (970) |
| 580 | — | — | — | 65 (650) | 90 (900) |
| 590 | — | — | — | 61 (610) | 81 (810) |
| 600 | — | — | — | 57 (570) | 74 (740) |
| 610 | — | — | — | — | 68 (680) |
| 620 | — | — | — | — | 62 (620) |
| 630 | — | — | — | — | 57 (570) |
| 640 | — | — | — | — | 52 (520) |
| 650 | — | — | — | — | 48 (480) |
| 660 | — | — | — | — | 45 (450) |
| 670 | — | — | — | — | 42 (420) |
| 680 | — | — | — | — | 38 (380) |
| 690 | — | — | — | — | 34 (340) |
| 700 | — | — | — | — | 30 (300) |
_______________ * Данные таблицы соответствует оригиналу. — Примечание изготовителя базы данных.
Примечания:
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений, указанных в таблице, с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см 2 ) в сторону меньшего значения.
3. Для поковок из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения, приведенные в табл.7 при температурах до 550 °С, умножают на 0,83.
4. Для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения, приведенные в табл.7 при температурах до 550 °С, умножают на отношение
,
где Rp0,2* — предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949; для сортового проката из стали марки 03Х18Н11 допускаемые напряжения умножаются на 0,8.
5. Для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т допускаемые напряжения, приведенные в табл.7 при температурах до 550 °С, умножают на 0,95.
6. Для поковок из стали марки 03Х17Н14М3 допускаемые напряжения, приведенные в табл.7, умножают на 0,9.
7. Для поковок из стали марки 03Х18Н11 допускаемые напряжения, приведенные в табл.7, умножают на 0,9; для сортового проката из стали марки 03Х18Н11 допускаемые напряжения умножают на 0,8.
8. Для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) допускаемые напряжения, приведенные в табл.7, умножают на 0,88.
9. Для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) допускаемые напряжения, приведенные в табл.7, умножают на отношение
,
где Rp0,2* — предел текучести материала поковок, определен по ГОСТ 25054 (по согласованию).
Таблица 8. Допускаемые напряжения для жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного и аустенито-ферритного класса
| Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение [σ], МПа (кгс/см 2 ), для сталей марок | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 08Х18Г8Н2Т (КО-3) | 07Х13АГ20 (ЧС-46) | 02Х8Н22С6 (ЭП-794) | 15Х18Н12С4ТЮ (ЭИ-654) | 06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ | 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т | |
| 20 | 230 (2300) | 233 (2330) | 133 (1330) | 233 (2330) | 147 (1470) | 233 (2330) |
| 100 | 206 (2060) | 173 (1730) | 106,5 (1065) | 220 (2200) | 138 (1380) | 200 (2000) |
| 150 | 190 (1900) | 153 (1530) | 100 (1000) | 206,5 (2065) | 130 (1300) | 193 (1930) |
| 200 | 175 (1750) | 133 (1330) | 90 (900) | 200 (2000) | 124 (1240) | 188,5 (1885) |
| 250 | 160 (1600) | 127 (1270) | 83 (830) | 186,5 (1865) | 117 (1170) | 166,5 (1665) |
| 300 | 144 (1440) | 120 (1200) | 76,5 (765) | 180 (1800) | 110 (1100) | 160 (1600) |
| 350 | — | 113 (1130) | — | — | 107 (1070) | |
| 375 | — | 110 (1100) | — | — | 105 (1050) | |
| 400 | — | 107 (1070) | — | — | 103 (1030) | |
Примечания:
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений, указанных в таблице, с округлением до 0,5 МПа (5 кгс/см 2 ) в сторону меньшего значения.
- Напряжение
- Реле
- Трансформатор
- Что такое рекуперация на электровозе
- Чем отличается электровоз от тепловоза
- Чем глушитель отличается от резонатора
- Стойки стабилизатора как определить неисправность
- Стабилизатор поперечной устойчивости как работает
Допускаемые напряженияи механические свойства материалов
Калькулятор онлайн определяет расчетные допускаемые напряжения σ в зависимости от расчетной температуры для различных марок материалов следующих типов: углеродистая сталь, хромистая сталь, сталь аустенитного класса, сталь аустенито-ферритного класса, алюминий и его сплавы, медь и ее сплавы, титан и его сплавы согласно ГОСТ-52857.1-2007 [1].
| Исходные данные: | |
| Расчетная температура среды Т, °С | |
| Тип материала | |
| Марка материала | |
| Решение: | |
| Допускаемое напряжение материала [σ], МПа | определение допускаемого напряжения |
Помощь на развитие проекта premierdevelopment.ru
Send mail и мы будем знать, что движемся в правильном направлении. Спасибо, что не прошели мимо!
I. Методика расчета:
Допускаемые напряжения были определены согласно ГОСТ-52857.1-2007 [1].
Читайте также: ГОСТ 9012 Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю.
для углеродистых и низколегированных сталей
Ст3, 09Г2С, 16ГС, 20, 20К, 10, 10Г2, 09Г2, 17ГС, 17Г1С, 10Г2С1:
- При расчетных температурах ниже 20°С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20°С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
- Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.
- Для стали марки 20 при Re/20e/20 / 220.
- Для стали марки 10Г2 при Rр0,2/20р0,2/20 / 270.
- Для стали марок 09Г2С, 16ГС классов прочности 265 и 296 по ГОСТ 19281 допускаемые напряжения независимо от толщины листа определяют для толщины свыше 32 мм.
- Допускаемые напряжения, расположенные ниже горизонтальной черты, действительны при ресурсе не более 105 ч. Для расчетного срока эксплуатации до 2*105 ч допускаемое напряжение, расположенное ниже горизонтальной черты, умножают на коэффициент: для углеродистой стали на 0,8; для марганцовистой стали на 0,85 при температуре < 450 °С и на 0,8 при температуре от 450 °С до 500 °С включительно.
Динамические испытания стальных образцов
Основной вид такого исследования – испытания на изгиб, производимые по ГОСТу 9454-78. При таком виде анализа стальных образцов закон подобия неактуален, поэтому используют образцы с размерами и формой надреза, строго соответствующими нормативам. Основной образец имеет квадратное сечение площадью 10х10 мм и следующие виды надрезов:
- U-образный (образцы Шарпи) – располагается в середине стержня. Такие образцы применяются для установления норм для стержней, на которые будет наноситься V-образный надрез.
- V-образный (образцы Менаже). Основной тип стальных стержней, применяемый для исследований материалов, которые будут использоваться в конструкциях ответственного назначения.
- С Т-образным концентратором. Размеры стержней имеют несколько вариантов. Такие образцы применяют при исследованиях сплавов, предназначенных для эксплуатации в конструкциях, в которых важным является сопротивление росту трещин.
В результате динамических испытаний на изгиб рассчитывают величину ударной вязкости – характеристики, которая зависит от сочетания прочностных и пластических свойств стали. Чем она выше, тем надежней материал работает при динамических нагрузках.
Все стали, изделия из которых предназначаются для эксплуатации при динамических нагрузках, подвергаются испытаниям на ударный изгиб. В зависимости от запланированных рабочих условий, ударную вязкость определяют при нормальных, пониженных или повышенных температурах.
для теплоустойчивых хромистых сталей
12XM, 12MX, 15XM, 15X5M, 15X5M-У:
- При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С при условии допустимого применения материала при данной температуре.
- Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.
- Допускаемые напряжения, расположенные ниже горизонтальной черты, действительны при ресурсе 105 ч. Для расчетного срока эксплуатации до 2*105 ч допускаемое напряжение, расположенное ниже горизонтальной черты, умножают на коэффициент 0,85.
Диаграмма растяжения стали, не имеющей площадки текучести
За площадкой текучести кривая (рис. выше) опять идет вверх, нагрузка снова начинает расти и в самой верхней точке достигает своего наибольшего значения (σмакс — разрушающая нагрузка), после чего вновь уменьшается до момента разрыва образца.
Относительное удлинение вычисляется по формуле
где Lk — длина образца после разрыва (конечная длина), мм; L — расчетная начальная длина образца, мм.
Чтобы измерить длину образца после разрыва, обе его части складываются по длине и штангенциркулем измеряют расстояние между рисками, соответствующими принятой расчетной длине.
Помимо основных характеристик σy, σu, ε, определяемых по результатам испытаний на растяжение, важными показателями арматурных сталей являются отношения предела текучести к временному сопротивлению и предела пропорциональности к пределу текучести.
Отношение σy/σu характеризует резерв прочности стали. В арматурных сталях обычной и повышенной прочности это отношение близко к 0,6, что свидетельствует о достаточно большом резерве работы материала и позволяет использовать в широких пределах пластические свойства стали. Для высокопрочных арматурных сталей предел текучести близок к временному сопротивлению σ0,2/σu=О,8-0,9, что ограничивает использование работы материала в упругопластической стадии.
Модуль упругости арматурной стали Es. Так как арматурная сталь работает в упругопластических условиях, расчетные значения модуля деформации (упругости) ее принимают равными их нормативным значениям или в,зависимости от класса арматурной стали по таблице ниже.
для жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких сталей аустенитного класса
03X21H21М4ГБ, 03X18H11, 03X17H14M3 , 08X18H10T, 08X18H12T, 08X17H13M2T, 08X17H15M3T, 12X18H10T, 12X18H12T, 10X17H13M2T, 10X17H13M3T, 10X14Г14H4:
Читайте также: Изготовление вырубных штампов и пуансонов
- При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
- Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений, указанных в таблице, с округлением результатов до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.
- Для поковок из стали марок 12Х18Н10Т, 10X17H13M2T, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения при температурах до 550 °С умножают на 0,83.
- Для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т, 10X17H13M2T, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения при температурах до 550 °С умножают на отношение (R*p0,2/20) / 240. (R*p0,2/20 — предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949).
- Для поковок и сортового проката из стали марки 08X18H10T допускаемые напряжения при температурах до 550 °С умножают на 0,95.
- Для поковок из стали марки 03X17H14M3 допускаемые напряжения умножают на 0,9.
- Для поковок из стали марки 03X18H11 допускаемые напряжения умножают на 0,9; для сортового проката из стали марки 03X18H11 допускаемые напряжения умножают на 0,8.
- Для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) допускаемые напряжения умножают на 0,88.
- Для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) допускаемые напряжения умножают на отношение (R*p0,2/20) / 250. (R*p0,2/20 — предел текучести материала поковок, определен по ГОСТ 25054).
- Допускаемые напряжения, расположенные ниже горизонтальной черты, действительны при ресурсе не более 105 ч.
Для расчетного срока эксплуатации до 2*105 ч допускаемое напряжение, расположенное ниже горизонтальной черты, умножают на коэффициент 0,9 при температуре < 600 °С и на коэффициент 0,8 при температуре от 600 °С до 700 °С включительно.
Внутренние усилия при растяжении и сжатии
При приложении к брусу с постоянным сечением внешних воздействий, действие которых в любом поперечном разрезе направлено параллельно его центральной оси и перпендикулярно сечению, с ним происходит следующий вид деформации: растяжение или сжатие. На основе гипотезы о принципе независимости внешнего воздействия для каждого из поперечных разрезов можно рассчитать внутреннее усилие как векторную сумму всех приложенных внешних воздействий. Растягивающие нагрузки в сопромате принято считать положительными, а сжимающие отрицательными.
Рассмотрев произвольный разрез бруса или стержня, можно сказать что внутренние напряжения равны векторной сумме всех внешних сил, сгруппированных по одной из его сторон. Это верно только с учетом принципа Сен-Венана (фр. инженер А. Сен-Венан, 1797-1886) о смягчении граничных условий, т.к. распределение внутренних усилий по поверхности разреза носит сложный характер с нелинейными зависимостями, но в данном случае значением погрешности можно пренебречь как несущественным.
Применяя гипотезу Бернулли (швейцарский математик, И. Бернулли, 1667-1748) о плоских сечениях, для более наглядного представления процессов распределения сил и напряжений по центральной оси бруса можно построить эпюры. Визуальное представление более информативно и в некоторых случаях позволяет получить необходимые величины без сложных расчетов. Графическое представление отражает наиболее нагруженные участки стержня, инженер может сразу определить проблемные места и ограничиться расчетами только для критических точек.
Все вышесказанное может быть применимо при квазистатической (система может быть описана статически) нагрузке стержня с постоянным диаметром. Потенциальная энергия системы на примере растяжения стержня определяется по формуле:
Потенциальная энергия растяжения U концентрируется в образце и может быть приравнена к выполнению работы W (незначительное выделение тепловой энергии можно отнести к погрешности), которая была произведена силой F для увеличения длины стержня на значение абсолютного удлинения. Преобразуя формулу, получаем, что вычислить значение величины потенциальной энергии растяжения можно, рассчитав отношение квадрата продольной силы N помноженной на длину стержня l и удвоенного произведения модуля Юнга E материала на величину сечения A.
Как видно из формулы, энергия растяжения всегда носит положительное значение, для нее невозможно применить гипотезу о независимости действия сил, т.к. это не векторная величина. Единица измерения – джоуль (Дж). В нижней части формулы стоит произведение EA – это так называемая жесткость сечения, при неизменном модуле Юнга она растет только за счет увеличения площади. Величина отношения жесткости к длине бруса рассматривается как жесткость бруса целиком.
для титана и его сплавов
ВТ1-0, ОТ4-0, АТ3, ВТ1-00:
- При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С, при условии допустимости применения материала при данной температуре.
- Для поковок и прутков допускаемые напряжения умножаются на 0,8.
II. Определения и обозначения:
Re/20 — минимальное значение предела текучести при температуре 20 °C, МПа; Rр0,2/20 — минимальное значение условного предела текучести при остаточном удлинении 0,2% при температуре 20 °С, МПа. допускаемое напряжение — наибольшие напряжения, которые можно допустить в конструкции при условии его безопасной, надежной и долговечной работы. Значение допускаемого напряжения устанавливается путем деления предела прочности, предела текучести и пр. на величину, большую единицы, называемую коэффициентом запаса. расчетная температура — температура стенки оборудования или трубопровода, равная максимальному среднеарифметическому значению температур на его наружной и внутренней поверхностях в одном сечении при нормальных условиях эксплуатации (для частей корпусов ядерных реакторов расчетная температура определяется с учетом внутренних тепловыделений как среднеинтегральное значение распределения температур по толщине стенки корпуса (ПНАЭ Г-7-002-86, п.2.2; ПНАЭ Г-7-008-89, прил.1).
Расчетная температура
- [1],п.5.1. Расчетную температуру используют для определения физико-механических характеристик материала и допускаемых напряжений, а также при расчете на прочность с учетом температурных воздействий.
- [1],п.5.2. Расчетную температуру определяют на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний, или опыта эксплуатации аналогичных сосудов.
- За расчетную температуру стенки сосуда или аппарата принимают наибольшую температуру стенки. При температуре ниже 20 °С за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений принимают температуру 20 °С.
- [1],п.5.3. Если невозможно провести тепловые расчеты или измерения и если во время эксплуатации температура стенки повышается до температуры среды, соприкасающейся со стенкой, то за расчетную температуру следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 20 °С.
- При обогреве открытым пламенем, отработанными газами или электронагревателями расчетную температуру принимают равной температуре среды, увеличенной на 20 °С при закрытом обогреве и на 50 °С при прямом обогреве, если нет более точных данных.
- [1],п.5.4. Если сосуд или аппарат эксплуатируются при нескольких различных режимах нагружения или разные элементы аппарата работают в разных условиях, для каждого режима можно определить свою расчетную температуру (ГОСТ-52857.1-2007, п.5).
Читайте также: Задачи на нахождение плотности по физике для 7 класса
Блок исходных данных выделен желтым цветом, блок промежуточных вычислений выделен голубым цветом, блок решения выделен зеленым цветом.
Допускаемые напряженияи механические свойства материалов
Для определения допускаемых напряжений в машиностроении применяют следующие основные методы. 1. Дифференцированный запас прочности находят как произведение ряда частных коэффициентов, учитывающих надежность материала, степень ответственности детали, точность расчетных формул и действующие силы и другие факторы, определяющие условия работы деталей. 2. Табличный — допускаемые напряжения принимают по нормам, систематизированным в виде таблиц (табл. 1 — 7). Этот метод менее точен, но наиболее прост и удобен для практического пользования при проектировочных и проверочных прочностных расчетах.
В работе конструкторских бюро и при расчетах деталей машин применяются как дифференцированный, так и. табличный методы, а также их комбинация. В табл. 4 — 6 приведены допускаемые напряжения для нетиповых литых деталей, на которые не разработаны специальные методы расчета и соответствующие им допускаемые напряжения. Типовые детали (например, зубчатые и червячные колеса, шкивы) следует рассчитывать по методикам, приводимым в соответствующем разделе справочника или специальной литературе.
Приведенные допускаемые напряжения предназначены для приближенных расчетов только на основные нагрузки. Для более точных расчетов с учетом дополнительных нагрузок (например, динамических) табличные значения следует увеличивать на 20 — 30 %.
Допускаемые напряжения даны без учета концентрации напряжений и размеров детали, вычислены для стальных гладких полированных образцов диаметром 6-12 мм и для необработанных круглых чугунных отливок диаметром 30 мм. При определении наибольших напряжений в рассчитываемой детали нужно номинальные напряжения σном и τном умножать на коэффициент концентрации kσ или kτ:
1. Допускаемые напряжения* для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
| Марка стали | Допускаемые напряжения **, МПа | |||||||||||||
| при растяжении [σp] | при изгибе [σиз] | при кручении [τкр] | при срезе [τср] | при смятии [σсм] | ||||||||||
| I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | |
| Ст2 Ст3 Ст4 Ст5 Ст6 | 115 125 140 165 195 | 80 90 95 115 140 | 60 70 75 90 110 | 140 150 170 200 230 | 100 110 120 140 170 | 80 85 95 110 135 | 85 95 105 125 145 | 65 65 75 80 105 | 50 50 60 70 80 | 70 75 85 100 115 | 50 50 65 65 85 | 40 40 50 55 65 | 175 190 210 250 290 | 120 135 145 175 210 |
* Горский А.И.. Иванов-Емин Е. Б.. Кареновский А. И. Определение допускаемых напряжений при расчетах на прочность. НИИмаш, М., 1974. ** Римскими цифрами обозначен вид нагрузки: I — статическая; II — переменная, действующая от нуля до максимума, от максимума до нуля (пульсирующая); III — знакопеременная (симметричная). 2. Механические свойства и допускаемые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей 3. Механические свойства и допускаемые напряжения легированных конструкционных сталей 4. Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок из углеродистых и легированных сталей 5. Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок из серого чугуна 6. Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок из ковкого чугуна 7. Допускаемые напряжения для пластмассовых деталей
Для пластичных (незакаленных) сталей
при статических напряжениях (I вид нагрузки) коэффициент концентрации не учитывают. Для однородных сталей (σв > 1300 МПа, а также в случае работы их при низких температурах) коэффициент концентрации, при наличии концентрации напряжения, вводят в расчет и при нагрузках
I
вида (k > 1). Для пластичных сталей при действии переменных нагрузок и при наличии концентрации напряжений эти напряжения необходимо учитывать.
Для чугунов
в большинстве случаев коэффициент концентрации напряжений приближенно принимают равным единице при всех видах нагрузок (I — III). При расчетах на прочность для учета размеров детали приведенные табличные допускаемые напряжения для литых деталей следует умножать на коэффициент масштабного фактора, равный 1,4 … 5.
Приближенные эмпирические зависимости пределов выносливости для случаев нагружения с симметричным циклом:
для углеродистых сталей:
— при изгибе,
σ-1= (0,40÷0,46)σв
; — при растяжении или сжатии,
σ-1р= (0,65÷0,75)σ-1
; — при кручении,
τ-1= (0,55÷0,65)σ-1
;
для легированных сталей:
— при изгибе,
σ-1= (0,45÷0,55)σв
; — при растяжении или сжатии,
σ-1р= (0,70÷0,90)σ-1
; — при кручении,
τ-1= (0,50÷0,65)σ-1
;
для стального литья:
— при изгибе,
σ-1= (0,35÷0,45)σв
; — при растяжении или сжатии,
σ-1р= (0,65÷0,75)σ-1
; — при кручении,
τ-1= (0,55÷0,65)σ-1
.
Механические свойства и допускаемые напряжения антифрикционного чугуна:
— предел прочности при изгибе 250 ÷ 300 МПа, — допускаемые напряжения при изгибе: 95 МПа для I; 70 МПа — II: 45 МПа — III, где I. II, III — обозначения видов нагрузки, см. табл. 1.
Ориентировочные допускаемые напряжения для цветных металлов на растяжение и сжатие. МПа:
— 30…110 — для меди; — 60…130 — латуни; — 50…110 — бронзы; — 25…70 — алюминия; — 70…140 — дюралюминия.
Онлайн калькулятор по определению допускаемых напряжений материалов: сталей и сплавов алюминия, меди и титана.
Калькулятор онлайн определяет расчетные допускаемые напряжения σ в зависимости от расчетной температуры для различных марок материалов следующих типов: углеродистая сталь, хромистая сталь, сталь аустенитного класса, сталь аустенито-ферритного класса, алюминий и его сплавы, медь и ее сплавы, титан и его сплавы согласно ГОСТ-52857.1-2007 [1].
| Исходные данные: | |
| Расчетная температура среды Т, °С | |
| Тип материала | |
| Марка материала | |
| Решение: | |
| Допускаемое напряжение материала [σ], МПа | определение допускаемого напряжения |
Помощь на развитие проекта premierdevelopment.ru
Send mail и мы будем знать, что движемся в правильном направлении. Спасибо, что не прошели мимо!
I. Методика расчета:
Допускаемые напряжения были определены согласно ГОСТ-52857.1-2007 [1].
Читайте также: Как варить чугун в домашних условиях обычным электродом — простые и надежные способы
для углеродистых и низколегированных сталей
Ст3, 09Г2С, 16ГС, 20, 20К, 10, 10Г2, 09Г2, 17ГС, 17Г1С, 10Г2С1:
- При расчетных температурах ниже 20°С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20°С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
- Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.
- Для стали марки 20 при Re/20e/20 / 220.
- Для стали марки 10Г2 при Rр0,2/20р0,2/20 / 270.
- Для стали марок 09Г2С, 16ГС классов прочности 265 и 296 по ГОСТ 19281 допускаемые напряжения независимо от толщины листа определяют для толщины свыше 32 мм.
- Допускаемые напряжения, расположенные ниже горизонтальной черты, действительны при ресурсе не более 105 ч. Для расчетного срока эксплуатации до 2*105 ч допускаемое напряжение, расположенное ниже горизонтальной черты, умножают на коэффициент: для углеродистой стали на 0,8; для марганцовистой стали на 0,85 при температуре < 450 °С и на 0,8 при температуре от 450 °С до 500 °С включительно.
Приложение 1. Допускаемые напряжения для разных видов сталей
Версия для печати
Таблица 5. Допускаемые напряжения для углеродистых и низколегированных сталей
| 140(1400) | 196(1960) | 183(1830) | 147(1470) | 130(1300) | 180(1800) | 183(1830) | ||
| 100 | 149(1490) | 134(1340) | 177(1770) | 160(1600) | 142(1420) | 125(1250) | 160(1600) | 160(1600) |
| 150 | 145(1450) | 131(1310) | 171(1710) | 154(1540) | 139(1390) | 122(1220) | 154(1540) | 154(1540) |
| 200 | 142(1420) | 126(1260) | 165(1650) | 148(1480) | 136(1360) | 118(1180) | 148(1480) | 148(1480) |
| 250 | 131(1310) | 120(1200) | 162(1620) | 145(1450) | 132(1320) | 112(1120) | 145(1450) | 145(1450) |
| 300 | 115(1150) | 108(1080) | 151(1510) | 134(1340) | 119(1190) | 100(1000) | 134(1340) | 134(1340) |
| 350 | 105(1050) | 98(980) | 140(1400) | 123(1230) | 106(1060) | 88(880) | 123(1230) | 123(1230) |
| 375 | 93(930) | 93(930) | 133(1330) | 116(1160) | 98(980) | 82(820) | 108(1080) | 116(1160) |
| 400 | 85(850) | 85(850) | 122(1220) | 105(1050) | 92(920) | 77(770) | 92(920) | 105(1050) |
| 410 | 81(810) | 81(810) | 104(1040) | 104(1040) | >86(860) | 75(750) | 86(860) | 104(1040) |
| 420 | 75(750) | 75(750) | 92(920) | 92(920) | 80(800) | 72(720) | 80(800) | 92(920) |
| 430 | 71* (710) | 71*(710) | 86(860) | 86(860) | 75(750) | 68(680) | 75(750) | 86(860) |
| 440 | — | — | 78(780) | 78(780) | 67(670) | 60(600) | 67(670) | 78(780) |
| 450 | — | — | 71(710) | 71(710) | 61(610) | 53(530) | 61(610) | 71(710) |
| 460 | — | — | 64(640) | 64(640) | 55(550) | 47(470) | 55(550) | 64(640) |
| 470 | — | — | 56(560) | 56(560) | 49(490) | 42(420) | 49(490) | 56(560) |
| 480 | — | — | 53(530) | 53(530) | 46* (460) | 37(370) | 46**(460) | 53(530) |
* Для расчетной температуры стенки 425 °С.
** Для расчетной температуры стенки 475 °С.
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см2) в сторону меньшего значения.
Таблица 6. Допускаемые напряжения для теплоустойчивых хромистых сталей
| Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение [s], МПа (кгс/см2), для сталей марок | ||||
| 12XМ | 12МХ | 15ХМ | 15Х5М | 15Х5М-У | |
| 20 | 147(1470) | 147(1470) | 155(1550) | 146(1460) | 240(2400) |
| 100 | 146,5(1465) | 146,5(1465) | 153(1530) | 141(1410) | 235(2350) |
| 150 | 146(1460) | 146(1460) | 152,5(1525) | 138(1380) | 230(2300) |
| 200 | 145(1450) | 145(1450) | 152(1520) | 134(1340) | 225(2250) |
| 250 | 145(1450) | 145(1450) | 152(1520) | 127(1270) | 220(2200) |
| 300 | 141(1410) | 141(1410) | 147(1470) | 120(1200) | 210(2100) |
| 350 | 137(1370) | 137(1370) | 142(1420) | 114(1140) | 200(2000) |
| 375 | 135(1350) | 135(1350) | 140(1400) | 110(1100) | 180(1800) |
| 400 | 132(1320) | 132(1320) | 137(1370) | 105(1050) | 170(1700) |
| 410 | 130(1300) | 130(1300) | 136(1360) | 103(1030) | 160(1600) |
| 420 | 129(1290) | 129(1290) | 135(1350) | 101(1010) | 150(1500) |
| 430 | 127(1270) | 127(1270) | 134(1340) | 99(990) | 140(1400) |
| 440 | 126(1260) | 126(1260) | 132(1320) | 96(960) | 135(1350) |
| 450 | 124(1240) | 124(1240) | 131(1310) | 94(940) | 130(1300) |
| 460 | 122(1220) | 122(1220) | 127(1270) | 91(910) | 126(1260) |
| 470 | 117(1170) | 117(1170) | 122(1220) | 89(890) | 122(1220) |
| 480 | 114(1140) | 114(1140) | 117(1170) | 86(860) | 118(1180) |
| 490 | 105(1050) | 105(1050) | 107(1070) | 83(830) | 114(1140) |
| 500 | 96(960) | 96(960) | 99(990) | 79(790) | 108(1080) |
| 510 | 82(820) | 82(820) | 84(840) | 72(720) | 97(970) |
| 520 | 69(690) | 69(690) | 74(740) | 66(660) | 85(850) |
| 530 | 60(600) | 57(570) | 67(670) | 60(600) | 72(720) |
| 540 | 50(500) | 47(470) | 57(570) | 54(540) | 58(580) |
| 550 | 41(410) | — | 49(490) | 47(470) | 52(520) |
| 560 | 33(330) | — | 41(410) | 40(400) | 45(450) |
| 570 | — | — | — | 35(350) | 40(400) |
| 580 | — | — | — | 0(300) | 34(340) |
| 590 | — | — | — | 28(280) | 30(300) |
| 600 | — | — | — | 25(250) | 25(250) |
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см2) в сторону меньшего значения.
3. При расчетных температурах ниже 200 °С сталь марок 12МХ, 12ХМ, 15ХМ применять не рекомендуется.
Таблица 7. Допускаемые напряжения для жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного класса
| Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение [s], мПа (кгс/см2), для сталей марок | ||||
| 03Х21Н21М4ГБ | 03X18H11 | 03X17H14M3 | 08X18H10T, 08X18H12T, 08X17H13M2T, 08X17H15M3T | 12X18H10T, 12X18H12T, 10X17H13M2T, 10X17H13M3T | |
| 20 | 180(1800) | 160(1600) | 153(1530) | 168(1680) | 184(1840) |
| 100 | 173(1730) | 133(1330) | 140(1400) | 156(1560) | 174(1740) |
| 150 | 171(1710) | 125(1250) | 130(1300) | 148(1480) | 168(1680) |
| 200 | 171(1710) | 120(1200) | 120(1200) | 140(1400) | 160(1600) |
| 250 | 167(1670) | 115(1150) | 113(1130) | 132(1320) | 154(1540) |
| 300 | 149(1490) | 112(1120) | 103(1030) | 123(1230) | 148(1480) |
| 350 | 143(1430) | 108(1080) | 101(1010) | 113(1130) | 144(1440) |
| 375 | 141(1410) | 107(1070) | 90(900) | 108(1080) | 140(1400) |
| 400 | 140(1400) | 107(1070) | 87(870) | 103(1030) | 137(1370) |
| 410 | — | 107(1070) | 83(830) | 102(1020) | 136(1360) |
| 420 | — | 107(1070) | 82(820) | 101(1010) | 135(1350) |
| 430 | — | 107(1070) | 81(810) | 100,5(1005) | 134(1340) |
| 440 | — | 107(1070) | 81(810) | 100(1000) | 133(1330) |
| 450 | — | 107(1070) | 80(800) | 99(990) | 132(1320) |
| 460 | — | — | — | 98(980) | 131(1310) |
| 470 | — | — | — | 97,5(975) | 130(1300) |
| 480 | — | — | — | 97(970) | 129(1290) |
| 490 | — | — | — | 96(960) | 128(1280) |
| 500 | — | — | — | 95(950) | 127(1270) |
| 510 | — | — | — | 94(940) | 126(1260) |
| 520 | — | — | — | 79(790) | 125(1250) |
| 530 | — | — | — | 79(790) | 124(1240) |
| 540 | — | — | — | 78(780) | 111(1110) |
| 550 | — | — | — | 76(760) | 111(1110) |
| 560 | — | — | — | 73(730) | 101(1010) |
| 570 | — | — | — | 69(690) | 97(970) |
| 580 | — | — | — | 65(650) | 90(900) |
| 590 | — | — | — | 61(610) | 81(810) |
| 600 | — | — | — | 57(570) | 74(740) |
| 610 | — | — | — | — | 68(680) |
| 620 | — | — | — | — | 62(620) |
| 630 | — | — | — | — | 57(570) |
| 640 | — | — | — | — | 52(520) |
| 650 | — | — | — | — | 48(480) |
| 660 | — | — | — | — | 45(450) |
| 670 | — | — | — | — | 42(420) |
| 680 | — | — | — | — | 38(380) |
| 690 | — | — | — | — | 34(340) |
| 700 | — | — | — | — | 30(300) |
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
Читайте также: Для чего нужна в лодке рыбака якорная лебедка, популярные модели
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений, указанных в таблице, с округлением результатов до 0,5 МПа (5 кгс/см2) в сторону меньшего значения.
3. Для поковок из стали марок 12Х18Н10Т, 10X17H13M2T, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения, приведенные в табл. 7 при температурах до 550 °С, умножают на 0,83.
4. Для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т, 10X17H13M2T, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения, приведенные в табл. 7 при температурах до 550 °С, умножают на отношение.
где R*p0,2 — предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949; для сортового проката из стали марки 03X18H11 допускаемые напряжения умножаются на 0,8.
5. Для поковок и сортового проката из стали марки 08X18H10T допускаемые напряжения, приведенные в табл. 7 при температурах до 550 °С, умножают на 0,95.
6. Для поковок из стали марки 03X17H14M3 допускаемые напряжения, приведенные в табл. 7, умножают на 0,9.
7. Для поковок из стали марки 03X18H11 допускаемые напряжения, приведенные в табл. 7, умножают на 0,9; для сортового проката из стали марки 03X18H11 допускаемые напряжения умножают на 0,8.
8. Для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) допускаемые напряжения, приведенные в табл. 7, умножают на 0,88.
9. Для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35.) допускаемые напряжения, приведенные в табл. 7, умножают на отношение
где R*p0,2 — предел текучести материала поковок, определен по ГОСТ 25054 (по согласованию).
Таблица 9.Допускаемые напряжения для жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного и аустенито-ферритного класса
| Расчетная температура стенки сосуда или аппарата, °С | Допускаемое напряжение [s], МПа (кгс/см2), для сталей марок | |||||
| 08Х18Г8Н2Т (КО-3) | 07Х13АГ20 (ЧС-46) | 02Х8Н22С6 (9П-794) | 15Х18Н12С4ТЮ (ЭИ-654) | 06ХН28МДТ, 03ХН28МДТ | 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т | |
| 20 | 230(2300) | 233(2330) | 133(1330) | 233(2330) | 147(1470) | 233(2330) |
| 100 | 206(2060) | 173(1730) | 106,5(1065) | 220(2200) | 138(1380) | 200(2000) |
| 150 | 190(1900) | 153(1530) | 100(1000) | 206,5(2065) | 130(1300) | 193(1930) |
| 200 | 175(1750) | 133(1330) | 90(900) | 200(2000) | 124(1240) | 188,5(1885) |
| 250 | 160(1600) | 127(1270) | 83(830) | 186,5(1865) | 117(1170) | 166,5(1665) |
| 300 | 144(1440) | 120(1200) | 76,5(765) | 180(1800) | 110(1100) | 160(1600) |
| 350 | — | 113(1130) | — | — | 107(1070) | — |
| 375 | — | 110(1100) | — | — | 105(1050) | — |
| 400 | — | 107(1070) | — | — | 103(1030) | — |
1. При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
2. Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений, указанных в таблице, с округлением до 0,5 МПа (5 кгс/см2) в сторону меньшего значения.
Читайте также: Как сделать простейший механизм поворота на гусеничном вездеходе: бортовые фрикционы, варианты самоделок
19 Апреля 2012 г.
для теплоустойчивых хромистых сталей
12XM, 12MX, 15XM, 15X5M, 15X5M-У:
- При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С при условии допустимого применения материала при данной температуре.
- Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют линейной интерполяцией с округлением результатов до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.
- Допускаемые напряжения, расположенные ниже горизонтальной черты, действительны при ресурсе 105 ч. Для расчетного срока эксплуатации до 2*105 ч допускаемое напряжение, расположенное ниже горизонтальной черты, умножают на коэффициент 0,85.
для жаропрочных, жаростойких и коррозионно-стойких сталей аустенитного класса
03X21H21М4ГБ, 03X18H11, 03X17H14M3 , 08X18H10T, 08X18H12T, 08X17H13M2T, 08X17H15M3T, 12X18H10T, 12X18H12T, 10X17H13M2T, 10X17H13M3T, 10X14Г14H4:
- При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как и при 20 °С, при условии допустимого применения материала при данной температуре.
- Для промежуточных расчетных температур стенки допускаемое напряжение определяют интерполяцией двух ближайших значений, указанных в таблице, с округлением результатов до 0,5 МПа в сторону меньшего значения.
- Для поковок из стали марок 12Х18Н10Т, 10X17H13M2T, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения при температурах до 550 °С умножают на 0,83.
- Для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т, 10X17H13M2T, 10Х17Н13М3Т допускаемые напряжения при температурах до 550 °С умножают на отношение (R*p0,2/20) / 240. (R*p0,2/20 — предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949).
- Для поковок и сортового проката из стали марки 08X18H10T допускаемые напряжения при температурах до 550 °С умножают на 0,95.
- Для поковок из стали марки 03X17H14M3 допускаемые напряжения умножают на 0,9.
- Для поковок из стали марки 03X18H11 допускаемые напряжения умножают на 0,9; для сортового проката из стали марки 03X18H11 допускаемые напряжения умножают на 0,8.
- Для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) допускаемые напряжения умножают на 0,88.
- Для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) допускаемые напряжения умножают на отношение (R*p0,2/20) / 250. (R*p0,2/20 — предел текучести материала поковок, определен по ГОСТ 25054).
- Допускаемые напряжения, расположенные ниже горизонтальной черты, действительны при ресурсе не более 105 ч.
Для расчетного срока эксплуатации до 2*105 ч допускаемое напряжение, расположенное ниже горизонтальной черты, умножают на коэффициент 0,9 при температуре < 600 °С и на коэффициент 0,8 при температуре от 600 °С до 700 °С включительно.
Калькуляторы номинальных допустимых напряжений.
Исходные данные.
Введите минимальное значение временного сопротивления (предела прочности) при растяжении при расчетной температуре (G1)
Перевод единиц измерения онлайн
Введите минимальное значение предела текучести при расчетной температуре (G2)
Перевод единиц измерения онлайн
Введите минимальное значение условного предела текучести (напряжение, при котором остаточное удлинение составляет 0,2%) при расчетной температуре (G3)
Перевод единиц измерения онлайн
Введите условный предел длительной прочности на ресурс 2·100000 ч при расчетной температуре (G4)
Перевод единиц измерения онлайн
Введите условный предел ползучести при растяжении, обусловливающий деформацию 1% за 2·10000 часов при расчетной температуре (G5)
Перевод единиц измерения онлайн
Расчет для низко- и среднетемпературных трубопроводов.
Расчет номинального допустимого напряжения для углеродистых, низколегированных, ферритных, аустенитно-ферритных, мартенситных сталей и сплавов на железоникелевой основе.
Результат расчета допускаемого напряжения при расчетной температуре (G0)
Формула расчета допускаемого напряжения при расчетной температуре:
Скачать результат расчета допускаемого напряжения при расчетной температуре:
Поделится ссылкой на расчет :
Расчет номинального допустимого напряжения для аустенитной хромоникелевой стали, алюминия, меди и их сплавов.
Результат расчета допускаемого напряжения при расчетной температуре (G03)
Формула расчета допускаемого напряжения при расчетной температуре:
Скачать результат расчета допускаемого напряжения при расчетной температуре:
Поделится ссылкой на расчет :
Расчет для высокотемпературных трубопроводов.
Расчет номинального допустимого напряжения для углеродистых, низколегированных, ферритных, аустенитно-ферритных, мартенситных сталей и сплавов на железоникелевой основе.
Результат расчета допускаемого напряжения при расчетной температуре (G01)
Формула расчета допускаемого напряжения при расчетной температуре:
Скачать результат расчета допускаемого напряжения при расчетной температуре:
Поделится ссылкой на расчет :
Расчет номинального допустимого напряжения для аустенитной хромоникелевой стали, алюминия, меди и их сплавов.
Результат расчета допускаемого напряжения при расчетной температуре (G04)
Формула расчета допускаемого напряжения при расчетной температуре:
Скачать результат расчета допускаемого напряжения при расчетной температуре:
Поделится ссылкой на расчет :
для титана и его сплавов
ВТ1-0, ОТ4-0, АТ3, ВТ1-00:
- При расчетных температурах ниже 20 °С допускаемые напряжения принимают такими же, как при 20 °С, при условии допустимости применения материала при данной температуре.
- Для поковок и прутков допускаемые напряжения умножаются на 0,8.
II. Определения и обозначения:
Re/20 — минимальное значение предела текучести при температуре 20 °C, МПа; Rр0,2/20 — минимальное значение условного предела текучести при остаточном удлинении 0,2% при температуре 20 °С, МПа. допускаемое напряжение — наибольшие напряжения, которые можно допустить в конструкции при условии его безопасной, надежной и долговечной работы. Значение допускаемого напряжения устанавливается путем деления предела прочности, предела текучести и пр. на величину, большую единицы, называемую коэффициентом запаса. расчетная температура — температура стенки оборудования или трубопровода, равная максимальному среднеарифметическому значению температур на его наружной и внутренней поверхностях в одном сечении при нормальных условиях эксплуатации (для частей корпусов ядерных реакторов расчетная температура определяется с учетом внутренних тепловыделений как среднеинтегральное значение распределения температур по толщине стенки корпуса (ПНАЭ Г-7-002-86, п.2.2; ПНАЭ Г-7-008-89, прил.1).
Читайте также: Как сделать аппарат живой и мертвой воды своими руками?
Расчетная температура
- [1],п.5.1. Расчетную температуру используют для определения физико-механических характеристик материала и допускаемых напряжений, а также при расчете на прочность с учетом температурных воздействий.
- [1],п.5.2. Расчетную температуру определяют на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний, или опыта эксплуатации аналогичных сосудов.
- За расчетную температуру стенки сосуда или аппарата принимают наибольшую температуру стенки. При температуре ниже 20 °С за расчетную температуру при определении допускаемых напряжений принимают температуру 20 °С.
- [1],п.5.3. Если невозможно провести тепловые расчеты или измерения и если во время эксплуатации температура стенки повышается до температуры среды, соприкасающейся со стенкой, то за расчетную температуру следует принимать наибольшую температуру среды, но не ниже 20 °С.
- При обогреве открытым пламенем, отработанными газами или электронагревателями расчетную температуру принимают равной температуре среды, увеличенной на 20 °С при закрытом обогреве и на 50 °С при прямом обогреве, если нет более точных данных.
- [1],п.5.4. Если сосуд или аппарат эксплуатируются при нескольких различных режимах нагружения или разные элементы аппарата работают в разных условиях, для каждого режима можно определить свою расчетную температуру (ГОСТ-52857.1-2007, п.5).
Блок исходных данных выделен желтым цветом, блок промежуточных вычислений выделен голубым цветом, блок решения выделен зеленым цветом.
Допускаемые напряженияи механические свойства материалов
Для определения допускаемых напряжений в машиностроении применяют следующие основные методы. 1. Дифференцированный запас прочности находят как произведение ряда частных коэффициентов, учитывающих надежность материала, степень ответственности детали, точность расчетных формул и действующие силы и другие факторы, определяющие условия работы деталей. 2. Табличный — допускаемые напряжения принимают по нормам, систематизированным в виде таблиц (табл. 1 — 7). Этот метод менее точен, но наиболее прост и удобен для практического пользования при проектировочных и проверочных прочностных расчетах.
В работе конструкторских бюро и при расчетах деталей машин применяются как дифференцированный, так и. табличный методы, а также их комбинация. В табл. 4 — 6 приведены допускаемые напряжения для нетиповых литых деталей, на которые не разработаны специальные методы расчета и соответствующие им допускаемые напряжения. Типовые детали (например, зубчатые и червячные колеса, шкивы) следует рассчитывать по методикам, приводимым в соответствующем разделе справочника или специальной литературе.
Приведенные допускаемые напряжения предназначены для приближенных расчетов только на основные нагрузки. Для более точных расчетов с учетом дополнительных нагрузок (например, динамических) табличные значения следует увеличивать на 20 — 30 %.
Допускаемые напряжения даны без учета концентрации напряжений и размеров детали, вычислены для стальных гладких полированных образцов диаметром 6-12 мм и для необработанных круглых чугунных отливок диаметром 30 мм. При определении наибольших напряжений в рассчитываемой детали нужно номинальные напряжения σном и τном умножать на коэффициент концентрации kσ или kτ:
1. Допускаемые напряжения* для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
| Марка стали | Допускаемые напряжения **, МПа | |||||||||||||
| при растяжении [σp] | при изгибе [σиз] | при кручении [τкр] | при срезе [τср] | при смятии [σсм] | ||||||||||
| I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | |
| Ст2 Ст3 Ст4 Ст5 Ст6 | 115 125 140 165 195 | 80 90 95 115 140 | 60 70 75 90 110 | 140 150 170 200 230 | 100 110 120 140 170 | 80 85 95 110 135 | 85 95 105 125 145 | 65 65 75 80 105 | 50 50 60 70 80 | 70 75 85 100 115 | 50 50 65 65 85 | 40 40 50 55 65 | 175 190 210 250 290 | 120 135 145 175 210 |
* Горский А.И.. Иванов-Емин Е. Б.. Кареновский А. И. Определение допускаемых напряжений при расчетах на прочность. НИИмаш, М., 1974. ** Римскими цифрами обозначен вид нагрузки: I — статическая; II — переменная, действующая от нуля до максимума, от максимума до нуля (пульсирующая); III — знакопеременная (симметричная). 2. Механические свойства и допускаемые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей 3. Механические свойства и допускаемые напряжения легированных конструкционных сталей 4. Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок из углеродистых и легированных сталей 5. Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок из серого чугуна 6. Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок из ковкого чугуна 7. Допускаемые напряжения для пластмассовых деталей
Для пластичных (незакаленных) сталей
при статических напряжениях (I вид нагрузки) коэффициент концентрации не учитывают. Для однородных сталей (σв > 1300 МПа, а также в случае работы их при низких температурах) коэффициент концентрации, при наличии концентрации напряжения, вводят в расчет и при нагрузках
I
вида (k > 1). Для пластичных сталей при действии переменных нагрузок и при наличии концентрации напряжений эти напряжения необходимо учитывать.
Для чугунов
в большинстве случаев коэффициент концентрации напряжений приближенно принимают равным единице при всех видах нагрузок (I — III). При расчетах на прочность для учета размеров детали приведенные табличные допускаемые напряжения для литых деталей следует умножать на коэффициент масштабного фактора, равный 1,4 … 5.
Приближенные эмпирические зависимости пределов выносливости для случаев нагружения с симметричным циклом:
для углеродистых сталей:
— при изгибе,
σ-1= (0,40÷0,46)σв
; — при растяжении или сжатии,
σ-1р= (0,65÷0,75)σ-1
; — при кручении,
τ-1= (0,55÷0,65)σ-1
;
для легированных сталей:
— при изгибе,
σ-1= (0,45÷0,55)σв
; — при растяжении или сжатии,
σ-1р= (0,70÷0,90)σ-1
; — при кручении,
τ-1= (0,50÷0,65)σ-1
;
для стального литья:
— при изгибе,
σ-1= (0,35÷0,45)σв
; — при растяжении или сжатии,
σ-1р= (0,65÷0,75)σ-1
; — при кручении,
τ-1= (0,55÷0,65)σ-1
.
Механические свойства и допускаемые напряжения антифрикционного чугуна:
— предел прочности при изгибе 250 ÷ 300 МПа, — допускаемые напряжения при изгибе: 95 МПа для I; 70 МПа — II: 45 МПа — III, где I. II, III — обозначения видов нагрузки, см. табл. 1.
Ориентировочные допускаемые напряжения для цветных металлов на растяжение и сжатие. МПа:
— 30…110 — для меди; — 60…130 — латуни; — 50…110 — бронзы; — 25…70 — алюминия; — 70…140 — дюралюминия.