Chương 5 Thiết kế với các loại tải trọng khác nhau Tổng quan Bạn là nhà thiết kế 5.1 Nội dung của chương 5.2 Các loại tải trọng và hệ số ứng suất 5.3 Giới hạn mỏi 5.4 Xác định giới hạn mỏi thực, s n ’ 5.5 Ví dụ xác định giới hạn mỏi thực tế 5.6 Quan điểm thiết kế 5.7 Hệ số an toàn 5.8 Dự đoán các hư hỏng 5.9 Các phương pháp phân tích trong thiết kế 5.10 Qui trình thiết kế tổng quát 5.11 Ví dụ thiết kế 5.12 Phép xấp xỉ thống kê trong thiết kế 5.13 Tuổi thọ hữu hạn và phương pháp tích luỹ phá huỷ 180 Tổng quan: Thiết kế với các loại tải trọng khác nhau Nội dung thảo luận  Chương này cung cấp các công cụ bổ sung mà bạn có thể sử dụng để thiết kế các bộ phận mang tải trọng sao cho an toàn, hợp lý hiệu quả cao trong sử dụng vật liệu.  Bạn cần phải học cách phân loại các dạng tải trọng tác dụng lên chi tiết: tĩnh, lặp và đảo chiều, thay đổi, va đập, và xung.  Bạn sẽ học để xác định các phương pháp phân tích phù hợp dựa vào các loại tải trọng và loại vật liệu Tìm hiểu Xác định các bộ phận của sản phẩm hoặc kết cấu thực tế chịu tải trọng tĩnh. Xác định các bộ phận chịu tải trọng lặp bằng nhau nhưng đổi chiều. Xác định các bộ phận chịu tải trọng thay đổi theo thời gian. Xác định các bộ phận chịu tải va đập, hoặc xung, như dập bằng búa đóng hoặc búa rơi trên một bề mặt cứng. Sử dụng các phương pháp trong chương này sẽ giúp bạn hoàn thành nhiều công việc thiết kế khác nhau. Để đề cập đến các khái niệm trong chương này, phần tổng quan đưa ra một lượng lớn các ví dụ, trong đó bạn sẽ dựa vào những nguyên lý về sức bền vật liệu đã được ôn lại và mở rộng trong chương 3 và 4, từ cách thức phân tích đến cách thiết kế. Một vài bước là khá phức tạp, và bạn cần phải học để đưa ra các quyết định hợp lí về phương pháp hoàn thiện thiết kế. 1. Trong chương này bạn sẽ học những nội dung sau: 2. Nhận biết loại tải trọng trên một chi tiết: tĩnh, lặp và đổi chiều (đối xứng), thay đổi, va đập, hoặc xung? 3. Chọn phương pháp phù hợp để phân tích các ứng suất. 4. Xác định đặc trưng độ bền của vật liệu phù hợp với loại tải trọng, và loại vật liệu: Vật liệu kim loại hay phi kim? Nó là giòn hay dẻo? Thiết kế sẽ dựa trên giới hạn chảy, giới hạn bền kéo, giới hạn bền nén, giới hạn mỏi, hay một số đặc trưng khác của vật liệu? 5. Xác định hệ số thiết kế an toàn phù hợp, thường gọi là hệ số an toàn. 6. Thiết kế các chi tiết mang tải thay đổi trong một phạm vi rộng sao cho chúng được an toàn. Phần dưới đây đưa ra ví dụ về một số nội dung sẽ được học trong chương này. Tải trọng tĩnh lí tưởng là loại tác dụng chậm và không bao giờ thay đổi. Một số tải trọng tác dụng chậm và thay đổi rất ít cũng có thể coi như tải trọng tĩnh. Bạn hãy kể một số ví dụ các sản phẩm hoặc các bộ phận của chúng mà bạn cho rằng chịu tải trọng tĩnh? Chú ý đến các cấu kiện chịu tải, các bộ phận của đồ đạc trong nhà, và các dầm hoặc trụ đỡ các thiết bị trong nhà bạn hoặc nơi làm việc, trong nhà máy. Chọn một số ví dụ đặc biệt, và mô tả chúng cho các bạn học. Thảo luận xem tải trọng tác dụng như thế nào, và trong đó bộ phận mang tải nào có ứng suất cao hơn. Một số ví dụ mà bạn đã đưa ra trong phần Tổng quan ở chương 3 cũng có thể dùng lại ở đây. 181 Tải trọng thay đổi là tải trọng biến thiên trong quá trình làm việc bình thường của sản phẩm. Đặc trưng của chúng là tác dụng trong một thời gian khá dài trải qua hàng nghìn hoặc hàng triệu chu trình ứng suất trong suốt tuổi thọ mong muốn của sản phẩm. Có nhiều ví dụ trong các sản phẩm tiêu dùng quanh nhà bạn, trong ô tô của bạn, trong các nhà hàng, trong trang thiết bị sản xuất. Chú ý đến gần như tất cả các sản phẩm có bộ phận chuyển động. Một lần nữa, thử xác định các ví dụ đặc biệt, và mô tả chúng cho các bạn học của mình. Tải trọng thay đổi như thế nào? Tải trọng tác dụng và sau đó thôi tải hoàn toàn trong mỗi chu trình? Hoặc thường có một số mức tải trọng trung bình và một tải trọng đổi chiều tác dụng chồng lên? Tải trọng thay đổi tuần hoàn từ giá trị cực đại dương đến giá trị cực tiểu âm có cùng độ lớn trong mỗi chu kì tải trọng? Chú ý đến các bộ phận có trục quay, như các động cơ hoặc máy nông nghiệp, máy sản xuất, máy xây dựng. Xét đến các sản phẩm bị hư hỏng. Bạn có thể đã xác định được một số từ phần Tổng quan của chương 3. Chúng bị hỏng ngay lần sử dụng đầu tiên? Hay chúng bị hỏng sau một thời gian làm việc khá dài? Tại sao bạn lại cho rằng chúng có thể làm việc một thời gian trước khi hư hỏng? Bạn có thể tìm một số chi tiết bị hỏng một cách đột ngột do vật liệu của chúng giòn, như là gang, một số ceramic, hoặc một vài loại nhựa? Bạn có thể tìm một số chi tiết khác bị hỏng chỉ sau một vài biến dạng đáng kể? Những hư hỏng như vậy được gọi là phá hủy dẻo. Hậu quả của những hư hỏng mà bạn thấy được là gì? Có ai bị thương không? Nó có phá hủy các bộ phận hoặc tải sản có giá trị khác không? Hay hư hỏng đó đơn giản chỉ gây phiền phức? Các hư hỏng đó gây tổn thất như thế nào? Câu trả lời cho những câu hỏi trên có thể giúp bạn đưa ra những quyết định hợp lí về hệ số an toàn được sử dụng trong các thiết kế. Trách nhiệm của người thiết kế là bảo đảm cho chi tiết máy hoạt động an toàn với những điều kiện có thể dự đoán trước. Điều đó đòi hỏi phải thực hiện phân tích ứng suất và so sánh mức ứng suất dự tính trong chi tiết với ứng suất thiết kế (ứng suất cho phép), hoặc xác định mức ứng suất cho phép theo những điều kiện làm việc. Tính toán ứng suất có thể được thực hiện bằng phân tích hoặc theo thực nghiệm, tùy thuộc vào mức độ phức tạp của chi tiết, hiểu biết về các chế độ tải trọng, và đặc trưng của vật liệu. Người thiết kế cần kiểm tra xem ứng suất mà chi tiết phải chịu ở mức an toàn. Phương pháp tính toán ứng suất thiết kế phụ thuộc vào kiểu tải trọng và loại vật liệu. Các kiểu tải trọng bao gồm: Tĩnh Lặp và đảo chiều Thay đổi Va đập hoặc xung Ngẫu nhiên Các loại vật liệu thì có rất nhiều và đa dạng. Trong đó gồm các vật liệu kim loại, phân thành hai loại là vật liệu dẻo và vật liệu giòn. Những cách phân loại khác là theo phương pháp tạo hình vật liệu (đúc, rèn, cán, cắt gọt, …), theo chế độ nhiệt luyện, mức độ hoàn thiện bề mặt, kích thước vật lý, môi trường vật liệu làm việc, hình dạng của chi tiết. Các loại vật liệu khác là chất dẻo, compozit, ceramic, gỗ, … 182 Chương này tóm tắt các phương pháp phân tích chi tiết máy mang tải trọng để bảo đảm chúng được an toàn. Một vài trường hợp khác đòi hỏi kiến thức tổng hợp về các loại vật liệu và sơ đồ tải để xác định phương pháp phân tích phù hợp. Khi đó công việc của bạn là áp dụng những công cụ này một cách đúng đắn và sáng suốt. Bạn là nhà thiết kế Xem xét lại nhiệm vụ đã trình bày ở phần bắt đầu của chương 4, ở đó bạn đã thiết kế một dầm công xôn để giữ mẫu sợi, trong thí nghiệm xác định khả năng biến dạng lâu dài của nó. Hình 4-2 đã chỉ ra một thiết kế dự kiến Bây giờ bạn được yêu cầu tiếp tục công việc thiết kế đó bằng việc chọn vật liệu cho hai thanh tròn chịu uốn, được hàn vào gối tựa cứng. Bạn cũng cần xác định đường kính thích hợp của hai thanh khi một tải trọng đã biết được đặt lên vật liệu thí nghiệm. 5-1 Nội dung của chương Sau khi hoàn thành chương này bạn có thể: 1. Xác định các loại tải trọng khác nhau thường gặp ở các chi tiết máy, bao gồm tải trọng tĩnh, lặp và đổi chiều, thay đổi, va đập hoặc xung, và ngẫu nhiên. 2. Khái niệm về hệ số chu trình ứng suất và tính toán giá trị với các loại tải trọng khác nhau. 3. Khái niệm độ bền mỏi. 4. Xác định đặc trưng giới hạn bền mỏi của vật liệu và xác định độ lớn ước tính của nó với các loại vật liệu khác nhau. 5. Nhận biết các yếu tố ảnh hưởng đến giới hạn bền mỏi. 6. Khái niệm hệ số an toàn. 7. Xác định giá trị hợp lí của hệ số an toàn. 8. Thuyết phá hủy ứng suất pháp cực đại và phương pháp Mo hiệu chỉnh dùng cho thiết kế các vật liệu giòn. 9. Thuyết phá hủy ứng suất tiếp cực đại. 10. Thuyết năng lượng biến dạng, còn được gọi là thuyết von Mises hoặc Mises-Hencky 11. Phương pháp Goodman và áp dụng vào thiết kế các chi tiết chịu ứng suất thay đổi. 12. Chú ý đến phép xấp xỉ thống kê, tuổi thọ hữu hạn, và phương pháp tích luỹ phá huỷ trong thiết kế. 5-2 Các loại tải trọng và hệ số chu trình ứng suất Những chỉ tiêu ban đầu được sử dụng để định rõ loại tải trọng tác dụng lên chi tiết máy là kiểu biến thiên của tải trọng và sự thay đổi ứng suất theo thời gian. Sự thay đổi ứng suất thể hiện bởi bốn giá trị cơ bản: 1. Ứng suất cực đại, σ max 183 2. Ứng suất cực tiểu, σ min 3. Ứng suất trung bình, σ m 4. Biên độ ứng suất, σ a Các ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất thường được tính từ các thông số đã biết nhờ phân tích ứng suất, phương pháp phần tử hữu hạn, hoặc bằng phương pháp phân tích ứng suất thực nghiệm. Khi đó ứng suất trung bình và biên độ ứng suất có thể được tính từ: max min ( ) 2 m σ σ σ = + (5-1) max min ( ) 2 a σ σ σ = − (5-2) Ứng suất biến đổi theo những kiểu biến thiên khác nhau sẽ gây ảnh hưởng khác nhau đến vật liệu. Một cách thức dùng để miêu tả sự biến thiên là sử dụng hệ số chu trình ứng suất. Hai loại hệ số chu trình ứng suất thường dùng là Hệ số chu trình ứng suất min max R σ σ = (5-3) Hệ số chu trình ứng suất m a A σ σ = Ứng suất tĩnh Khi chi tiết chịu tải trọng tác dụng rất chậm, không va đập, và được giữ ở một giá trị không đổi, khi đó ứng suất trong chi tiết được gọi là ứng suất tĩnh. Ví dụ tải trọng trên một kết cấu do trọng lượng không đổi của các vật liệu xây dựng. Hình 5-1 chỉ ra đồ thị của ứng suất và thời gian do tải trọng tĩnh. Vì minmax σ σ = , hệ số chu trình ứng suất của ứng suất tĩnh là R = 1.0. Khi tải trọng được đặt lên và dỡ đi thật chậm sau đó tác dụng lại, với số lần đặt tải nhỏ, thấp hơn vài nghìn chu kì tải, thì cũng có thể giả thiết đó là tải trọng tĩnh. Hình 5-1 Ứng suất tĩnh 184 Hình 5-2 Chu trình ứng suất đối xứng Hình 5-3 Thiết bị kiểm tra giới hạn mỏi R.R.Moore Ứng suất lặp và đổi dấu (chu trình đối xứng) Ứng suất đổi dấu xuất hiện khi một phân tố đã cho của bộ phận mang tải chịu một mức ứng suất kéo đã biết sau đó chịu ứng suất nén cùng mức. Nếu chu trình ứng suất này được lặp lại nhiều nghìn lần, ứng suất đó được gọi là lặp và đổi dấu. Hình 5-2 chỉ ra đồ thị ứng suất – thời gian cho ứng suất lặp và đổi dấu (chu trình đối xứng). Vì minmax σ σ = − , hệ số chu trình ứng suất R = - 1.0 và ứng suất trung bình bằng 0. Một ví dụ quan trọng trong thiết kế máy là trục tròn, quay chịu tải trọng uốn như trong hình 5-3. Ở vị trí như trong hình, một phân tố ở mặt dưới trục chịu ứng suất kéo trong khi một phân tố ở mặt trên chịu ứng suất nén với độ lớn tương đương. Khi trục quay 180 0 từ vị trí đã cho, hai phân tố ứng suất trên phải chịu một ứng suất đổi dấu hoàn toàn. Bây giờ nếu trục tiếp tục 185 quay, tất cả các phần của trục chịu uốn sẽ phải chịu ứng suất lặp, đổi dấu. Đây là minh hoạ cổ điển cho trường hợp uốn đổi dấu. Loại tải trọng này thường được gọi là tải trọng mỏi, và máy trình bày trong hình 5-3 là thiết bị kiểm tra giới hạn mỏi tiêu chuẩn R.R. Moore. Những máy như vậy được sử dụng để kiểm tra vật liệu về khả năng chống lại tải trọng lặp. Đặc trưng giới hạn mỏi của vật liệu đo bằng phương pháp như vậy. Ở phần sau của chương này sẽ nói nhiều hơn về giới hạn mỏi. Thực tế, uốn đổi dấu chỉ là một trường hợp riêng của tải trọng mỏi, vì bất kì một ứng suất thay đổi theo thời gian nào đều có thể gây ra phá hủy mỏi trên chi tiết. Ứng suất thay đổi (chu trình không đối xứng) Khi chi tiết mang tải trọng chịu một ứng suất đổi dấu với giá trị trung bình khác không, sẽ tạo ra ứng suất thay đổi. Hình 5-4 chỉ ra 4 đồ thị ứng suất – thời gian của loại ứng suất này. Sự khác nhau giữa 4 chu trình là ở các mức ứng suất thay đổi là dương (kéo) hoặc âm (nén). Mọi ứng suất biến đổi với giá trị trung bình khác không được gọi là ứng suất thay đổi. Hình 5-4 cũng chỉ ra các khoảng giá trị có thể của hệ số chu trình ứng suất với những sơ đồ tải đã cho. Trường hợp ứng suất thay đổi thường gặp là ứng suất lặp, một chiều (chu trình mạch động), trong đó tải trọng được đặt lên và dỡ đi nhiều lần. Trong hình 5-5, ứng suất thay đổi từ 0 đến cực đại với mỗi chu trình. Khi đó σ min = 0 σ m = σ a = σ max /2 R = σ min / σ max = 0 Hình 5-4 Các chu trình ứng suất không đối xứng 186 Hình 5-5 Chu trình ứng suất mạch động, một trường hợp đặc biệt của chu trình không đối xứng Hình 5-6 chỉ ra ví dụ chi tiết máy chịu ứng suất thay đổi theo kiểu như trong hình 5-4(a), trong đó cần chuyển động tịnh tiến qua lại mỗi lần đẩy một viên bi từ ống. Cần đẩy được giữ tỳ vào cam lệch tâm nhờ một lò xo dẹt chịu tải như một dầm công xôn. Khi cần đẩy ở biên trái, lò xo bị uốn từ vị trí tự do (thẳng) một lượng y min = 3.0 mm. Khi cần đẩy ở biên phải, lò xo bị uốn y max = 8.0 mm. Khi đó, nếu cam tiếp tục quay, lò xo chịu tải tuần hoàn giữa giá trị nhỏ nhất và lớn nhất. Điểm A ở mặt căng tại chân của lò xo chịu ứng suất kéo thay đổi theo kiểu như trong hình 5-4(a). Ví dụ 5-1 hoàn chỉnh phân tích ứng suất trong lò xo tại điểm A. Ví dụ 5-1 Cho lò xo dẹt bằng thép như hình 5-6, tính ứng suất lớn nhất, ứng suất nhỏ nhất, ứng suất trung bình, và biên độ ứng suất. Ngoài ra tính hệ số chu trình ứng suất R. Chiều dài L = 65 mm. Kích thước mặt cắt ngang của lò xo là t = 0.80 mm và b = 6.0 mm. Hình 5-6 Ví dụ về tải tuần hoàn làm cho lò xo dẹt chịu ứng suất biến đổi Lời giải 187 Vấn đề: Tính các ứng suất kéo lớn nhất, nhỏ nhất, trung bình, biên độ trong lò xo dẹt. Tính hệ số chu trình ứng suất R. Đã cho: Sơ đồ trong hình 5-6. Lò xo thép: L = 65 mm Kích thước mặt cắt ngang của lò xo: t = 0.80 mm và b = 6.0 mm Độ võng lớn nhất của lò xo tại cần là 8.0 mm Độ võng nhỏ nhất của lò xo tại cần là 3.0 mm Phân tích: Điểm A tại chân lò xo có ứng suất kéo lớn nhất. Xác định lực tác dụng lên lò xo do cần cho từng giá trị độ võng, sử dụng các công thức từ bảng A14-2, trường hợp (a). Tính mômen uốn tại đầu ngàm của lò xo ứng với mỗi giá trị độ võng. Khi tính ứng suất tại điểm A sử dụng công thức ứng suất uốn, σ = M.c/I. Sử dụng các công thức (5-1), (5-2), và (5-3) để tính ứng suất trung bình, biên độ ứng suất và R. Kết quả: Trường hợp (a) trong bảng A14-2 đưa ra công thức sau để tính độ võng của dầm công xôn với lực tác dụng đã cho: y = P.L 3 /3E.I Tính lực như một hàm của độ võng: P = 3E.I.y/L 3 Phụ lục 3 đưa ra môđun đàn hồi của thép là E = 207 GPa. Mômen quán tính I của mặt cắt ngang lò xo là I = b.t 3 /12 = (6.0 mm)(0.8 mm) 3 /12 = 0.256 mm 4 Khi đó nếu độ võng y = 3.00 mm thì lực tác dụng trên lò xo là 9 2 4 2 3 6 2 3(207 / )(0.256 )(3.0 ) (1.0 ) 10 ( ) (65 ) 10 N mm m mm m P mm mm × = = 1.74 N Mômen uốn tại ngàm là M = P.L = (1.74 N)(65 mm) = 113 N.mm Ứng suất uốn tại A gây ra bởi mômen này là 4 (113 . )(0.40 ) 176 0.256 Mc N mm mm I mm σ = = = N/mm 2 = 176 MPa Đây là ứng suất nhỏ nhất trong quá trình làm việc của lò xo, vì vậy σ min = 176 MPa. Vì lực trên lò xo tỉ lệ với độ võng, lực tác dụng khi độ võng y = 8.00 mm là: P = (1.74 N)(8.0 mm)/(3.0 mm) = 4.63 N Mômen uốn là M = P.L = (4.63 N)(65 mm) = 301 N.mm Ứng suất uốn tại A là 4 (301 . )(0.40 ) 470 0.256 Mc N mm mm I mm σ = = = N/mm 2 = 470 MPa 188 Vì vậy ứng suất lớn nhất trong lò xo là , σ max = 470 MPa. Ứng suất trung bình ax min ( )/ 2 m m σ σ σ = + = (470 + 176)/2 = 323 MPa Cuối cùng, biên độ ứng suất ax min ( )/ 2 a m σ σ σ = − = (470 – 176)/2 = 147 MPa Hệ số chu trình ứng suất được tính từ công thức (5-3) min axm R σ σ = = (176 MPa)/(470 MPa) = 0.37 Nhận xét: Chu trình ứng suất đã chỉ ra trong hình 5-4(a) minh họa cho ứng suất thay đổi trong lò xo. Trong mục 5-9, bạn sẽ thấy làm thế nào để thiết kế các chi tiết chịu loại ứng suất này. Tải trọng va đập hoặc xung Các tải trọng tác dụng đột ngột và nhanh là nguyên nhân của va đập hoặc xung. Các ví dụ gồm va đập búa, một trọng lượng rơi vào một kết cấu, và các hoạt động bên trong máy đập đá. Thiết kế của các bộ phận máy bền vững với va đập hoặc xung bao gồm phân tích về khả năng hấp thụ năng lượng va đập, chủ đề không được thảo luận trong sách này. (Xem tham khảo 8 đến 13). Tải trọng ngẫu nhiên Khi những tải trọng thay đổi tác dụng với độ lớn không theo qui luật, tải trọng đó được gọi là ngẫu nhiên. Phân tích thống kê được sử dụng để mô tả tải trọng này, phục vụ cho thiết kế và phân tích. Chủ đề này không được trình bày trong giáo. Xem tham khảo 14. 5-3 Giới hạn mỏi Giới hạn mỏi của vật liệu là khả năng chống lại tải trọng mỏi. Một cách tổng quát, nó là mức ứng suất mà vật liệu vẫn có thể làm việc được với số chu kì tải trọng đã cho. Nếu số chu kì tải trọng là vô cùng, mức ứng suất đó được gọi là giới hạn mỏi dài hạn. Giới hạn mỏi thường được thể hiện bằng đồ thị như hình 5-7, gọi là đồ thị S-N. Các đường A, B, và D là của các vật liệu có giới hạn mỏi dài hạn, ví dụ như thép cácbon thường. Đường C là dạng điển hình của hầu hết các kim loại màu, ví dụ như nhôm, nó không tồn tại giới hạn mỏi dài hạn. Với những kim loại như vậy, ứng với giới hạn mỏi đã cho sẽ tìm được số chu kì phá huỷ. Thông số giới hạn mỏi của một vật liệu cụ thể có được từ các kết quả thực nghiệm hoặc từ những ấn bản đáng tin cậy. Tuy nhiên những thông số như vậy thường không dễ dàng xác định. Tham khảo 13 đề xuất phép tính gần đúng cho giới hạn bền mỏi lí thuyết của thép rèn: Giới hạn bền mỏi = 0.50(giới hạn bền kéo) = 0.50( u s ) 189 [...]... đáy vượt quá bán kính 0.475D chịu 95% ứng suất uốn cực đại hoặc lớn hơn như trong hình 5- 1 0(c) Sử dụng các đặc trưng của hình quạt, có thể tính được A 95 = 0.01 05 D 2 ( 5- 6 ) 194 Hình 5- 1 0 Thông số hình học của các mặt cắt ngang để tính diện tích A 95 Bây giờ chúng ta xác định đường kính tương đương De cho diện tích đó từ công thức ( 5- 5 ) và ( 5- 6 ) khi kí hiệu đường kính trong công thức ( 5- 5 ) là D e và sau... thức 5- 2 6 Trường hợp F2: Thuyết năng lượng biến dạng Sử dụng công thức 5- 2 7 Trường hợp G: Ứng suất pháp thay đổi: Phương pháp Goodman Sử dụng phương pháp Goodman đã được trình bày trong mục 5- 8 và hình 5- 1 5 Thiết kế thu được là thỏa đáng nếu tổng hợp của ứng suất trung bình và biên độ ứng suất tạo ra một điểm trong vùng an toàn đã chỉ trong hình 5- 1 5 Khi đó bạn có thể sử dụng công thức ( 5- 2 0) để đánh... thích hợp Giáo trình này sẽ dựa trên những hướng dẫn sau Vật liệu dẻo 1 N = 1. 25 đến 2.0 Thiết kế các kết cấu chịu tải trọng tĩnh, tất cả các thông số thiết kế có độ tin cậy cao 2 N = 2.0 đến 2 .5 Thiết kế các chi tiết máy chịu tải trọng động với tất cả các thông số thiết kế có độ tin cậy trung bình (Thường được sử dụng khi giải các bài tập trong giáo trình này.) 202 3 N = 2 .5 đến 4.0 Thiết kế các kết cấu... 4.0 đến 8.0 Thiết kế các kết cấu tĩnh hoặc các chi tiết máy chịu tải trọng động với sự không chắc chắn về các tải trọng, đặc trưng của vật liệu, phân tích ứng suất, hoặc môi trường Các mục 5- 8 và 5- 9 sau đây hướng dẫn cách sử dụng hệ số an toàn trong quá trình thiết kế với sự chú ý đặc biệt đến chọn độ bền cơ bản cho thiết kế và tính toán ứng suất cho phép Một cách tổng quát, khi thiết kế với tải trọng... tính ứng suất von Mises, ' 2 2 σ = σ 1 + σ 2 − σ 1σ 2 ( 5- 1 4) Các công thức ( 5- 1 6), ( 5- 1 7), hoặc ( 5- 1 8) từ những mục trước đây cũng cũng có thể được sử dụng Để thiết kế sử dụng, ' σ . s n ’ 5. 5 Ví dụ xác định giới hạn mỏi thực tế 5. 6 Quan điểm thiết kế 5. 7 Hệ số an toàn 5. 8 Dự đoán các hư hỏng 5. 9 Các phương pháp phân tích trong thiết kế 5. 10 Qui trình thiết kế tổng quát 5. 11. Chương 5 Thiết kế với các loại tải trọng khác nhau Tổng quan Bạn là nhà thiết kế 5. 1 Nội dung của chương 5. 2 Các loại tải trọng và hệ số ứng suất 5. 3 Giới hạn mỏi 5. 4 Xác định giới. vượt quá bán kính 0.475D chịu 95% ứng suất uốn cực đại hoặc lớn hơn như trong hình 5- 1 0(c). Sử dụng các đặc trưng của hình quạt, có thể tính được 2 95 0.01 05 A D = ( 5- 6 ) 194 Hình 5- 1 0 Thông