ok_005-naponi i smit

Osnovi konstruisanja - predavanja 5.

OSNOVI KONSTRUISANJA

5. PRORAUN OTPORNOSTI KONSTRUKCIJAProraun mainskih konstrukcija, njenih delova i sklopova je neophodan da bi se izvrilo pravilno dimenzionisanje i oblikovanje konstrukcije, a da se pri tome odri zadata funkcija i ostali zahtevi, kao to su: sigurnost, pouzdanost i trajnost rada. Proraunima treba unapred proveriti konstrukciju i njene delove uzimajui u obzir to realnije, stvarne uslove eksploatacije.1 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Najvaniji kriterijumi radne sposobnosti su: vrstoa kritinih preseka pojedinih delova i povrinskih slojeva tih delova. Krutost konstrukcije. Otpornost na toplotna dejstva. Postojanost na vibracije i udare. ... Proraunati oblik i dimenzije mainskih delova i sklopova treba da obezbedi da njihova optereenost i napregnutost bude u granicama koja garantuje pouzdan rad konstrukcije u predvienom veku trajanja. 2Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

vrstoa je svojstvo otpornosti materijala konstrukcije na delovanje optereenja i naprezanja. Zadatak obezebeenja neophodne vrstoe sastoji se u odreivanju mera, oblika i materijala mainskih delova konstrukcije tako da se iskljui mogunost nastanka prevremenih lomova, veih povrinskih razaranja i nedoputenih deformacija.3 Prof. dr Nenad Marjanovi

Prof. dr Nenad Marjanovi

1

Osnovi konstruisanja - predavanja 5.

OSNOVI KONSTRUISANJA

Proraun vrstoe kritinih poprenih preseka (zapreminska vrstoa). Proraun vrstoe povrinskog sloja materijala sa ili bez uticaja habanja (kontaktna vrstoa). Proraun zapreminske vrstoe: Pri postojanim (statikim) naponima. Pri promenljivim naponima.

4 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Prvo je potrebno pravilno odrediti pravce smerove i intenzitete pojedinih optereenja koja dejstvuju na konstrukciju ili njene delove u realnim uslovima eksploatacije. Zatim se odreuju naprezanja i naponi koje izazivaju optereenja, njihove promene u vremenu, i ostale polazne osnove. Vrednosti stvarnih napona odstupaju od proraunskih.5 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

5.1. Opterenja i naprezanja delova i konstrukcijaSpoljanja optereenja: sile rezanja, sila na ruici dizalice pri dizanju tereta, sile otpora pokretanju transportnih maina, otpori trenja. ... Optereenja koja deluju na celu konstrukciju ili delove: sile teine, sile korisnog tereta, sile pritiska gasova i tenosti, inercijalne sile, ... 6Prof. dr Nenad Marjanovi

Prof. dr Nenad Marjanovi

2

Osnovi konstruisanja - predavanja 5.

OSNOVI KONSTRUISANJA

Optereenja mogu biti: skoncentrisana na jednu taku, rasporeena kontinualno du linije, povrinska - dejstvovuju po nekoj povrini i zapreminska, dejstvuju na sve take tela.

7 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

ema optereenja osovine8 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Raspodela optereenja zavisi i od elastinosti elemenata

Raspodela optereenja du zupca zupanika

9 Prof. dr Nenad Marjanovi

Prof. dr Nenad Marjanovi

3

Osnovi konstruisanja - predavanja 5.

OSNOVI KONSTRUISANJA

Koncentracija optereenja

Mere ublaavanja neravnomernosti optereenja10 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Po svojoj prirodi i karakteru optereenja mogu biti: statika, dinamika.

11 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

5.1.1. Nazivna i merodavna optereenjaNazivno optereenje je ono za koje je predvieno da konstrukcija normalno radi ili koje je propisano kao uslov za datu konstrukciju. Merodavna optereenja koje sa uzimaju za proraun su vea od nazivnih. Na veliinu merodavnih optereenja utiu: netanost geometrijskih oblika radnih povrina, karakteristike prenosa optereanja sa jednog dela na drugi.

12 Prof. dr Nenad Marjanovi

Prof. dr Nenad Marjanovi

4

Osnovi konstruisanja - predavanja 5.

OSNOVI KONSTRUISANJA

Merdavno optereenje se dobija mnoenjem nazivnog optereenja faktorima uticaja: Faktor dinamikih optereenja Kd. Faktor raspodele optereenja Kr.

Faktor udara Ku.

13 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

5.1.2. Naprezanja i naponi kod mainskih delovaNaprezanje mainskih delova je stanje nastalo dejstvom spoljanjih optereenja. Postoje sledei vidovi naprezanja: zatezanje ili pritisak, savijanje, smicanje, uvijanje, izvijanje, kontaktno naprezanje, kombinacija vie naprezanja sloeno naprezanje.14 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Usled naprezanja u pojedinim takama javljaju se naponi. Napon je veliina koja karakterie intenzitet unutranjih sila u nekoj taki napregnutog tela. Unutranje sile se javljaju kao otpor materijala deformisanju. normalni naponi , tangencijalni naponi , povrinski pritisak.15 Prof. dr Nenad Marjanovi

Prof. dr Nenad Marjanovi

5

Osnovi konstruisanja - predavanja 5.

OSNOVI KONSTRUISANJA

16 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

5.2. vrstoa pri statikim naponimaMehanike karakteristike elika i sivog liva17 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Karakteristike legura obojenih i lakih metala

18

Prof. dr Nenad Marjanovi

Prof. dr Nenad Marjanovi

6

Osnovi konstruisanja - predavanja 5.

OSNOVI KONSTRUISANJA

5.2.1. Koncentracija napona vrstoa realnih oblika mainskih delova nije jednaka vrstoi materijala. Razlike nastaju usled razlika realnih oblika i dimenzija mainskog dela i oblika glatkih epruveta standardnih dimenzija. Koncentracija napona nastaje na mestima na kojima se javlja promena preseka, kao to su: otvori, uglovi, ljebovi, prelazi, ...

19 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Koncentracija napona se uzima u obzir u proraunima korienjem faktora koncentracije napona: Teoriski ili geometrijski faktor koncentracije napona uzima u obzir geometriju mainskog dela i vrstu naprezanja. Stvarni faktor koncentracije napona zavisi i od materijala.

20 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Teorijski ili geometrijski faktor koncentracije napona:

k =

max ; n k = max n

21 Prof. dr Nenad Marjanovi

Prof. dr Nenad Marjanovi

7

Osnovi konstruisanja - predavanja 5.

OSNOVI KONSTRUISANJA

Stepen koncentracije napona zavisi od oslabljenja poprenog preseka, a samo nastajanje koncentracije napona moe se objasniti krivljenjem toka napona u oslabljenoj zoni.22 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

23 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

24 Prof. dr Nenad Marjanovi

Prof. dr Nenad Marjanovi

8

Osnovi konstruisanja - predavanja 5.

OSNOVI KONSTRUISANJA

25 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

26 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Viestruka koncentracija napona i zarezi rastereenja Viestruka koncentracija napona se nastaje kada postoji delovanje vie izvora koncentracije napona.

27 Prof. dr Nenad Marjanovi

Prof. dr Nenad Marjanovi

9

Osnovi konstruisanja - predavanja 5.

OSNOVI KONSTRUISANJA

Primer viestruke koncentracije napona28 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Viestruka koncentracija napona moe imati pozitivne efekte u smislu smanjenja ukupnih maksimalnih napona.

Rastereenje poprenim otvorom29 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Zarezi rastereenja

30 Prof. dr Nenad Marjanovi

Prof. dr Nenad Marjanovi

10

Osnovi konstruisanja - predavanja 5.

OSNOVI KONSTRUISANJA

Faktor koncentracije napona i pri statikim optereenjima Kod krtih materijala priblino jednak teorijskom faktoru koncentracije napona. Kod ilavih materjala priblino 1. Za manje plastine materijale homogene strukture priblino jednak teorijskom faktoru koncentracije napona. Kod krtih materjala nehomogene strukture priblino 1.31 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Metode merenja napona i koncentracije napona Mehaniki tenzometri. Elektrini tenzometri na principu mernih traka.

32 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Za odreivanje mesta koncentracije napona koristi se metoda krtih lakova. Za odreivanje napona u unutranjosti tela koriste se polarizaciono optike metode kao to je fotoelastina metoda.

33 Prof. dr Nenad Marjanovi

Prof. dr Nenad Marjanovi

11

Osnovi konstruisanja - predavanja 5.

OSNOVI KONSTRUISANJA

Dozvoljeni napon i stepen sigurnosti Da bi vrstoa bila zadovoljena treba da najvei naponi budu manji od dozvoljenih.

max < d ; max < d

d =

R Rm R ; d = eH ; d = p 02 Sm St St

S m - Stepen sigurnosti protiv kidanja. S t - Stepen sigurnosti protiv plastinih deformacija34 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Stepen sigurnosti se uvodi iz sledeih razloga: nepouzdanost i rasipanje karakteristika materijala, nedovoljno poznavanje stvarnog karaktera optereenja i napona u eksploataciji, postojanje zaostalih napona usled termike i mehanike obrade, razlike u uslovima laboratorijskih ispitivanja i rada u eksploataciji, Nepouzdanost i uproenja u proraunu napona, bezbednost u sluaju teih i opasnih uslova rada i osiguranje od nestrunog rukovanja i odravanja.

35 Prof. dr Nenad Marjanovi

OSNOVI KONSTRUISANJA

Preporuene vrednosti statikih stepena sigurnosti za opte mainske delove36 Prof. dr Nenad Marjanovi

Prof. dr Nenad Marjanovi

12

Osnovi konstruisanja - predavanja 5.

OSNOV