Выбор допускаемых напряжений и материалов

Допускаемые напряжения – это наибольшие напряжения, которые можно допустить в конструкции при условии его безопасной, надежной и долговечной работы.

Выбор коэффициента запаса прочности зависит:

1. Состояния материала (хрупкое пластичное)

2. Характера нагрузки (статическая, динамическая или повторно-переменная)

3. Неточности задания величины внешней нагрузки

4. Неточности расчетных схем и приближенности методов расчета

5. Значимости проектируемого сооружения или конструкции и т.д.

Размеры элементов конструкций (поперечные сечения и длину) необходимо подбирать такими, чтобы под действием нагрузок они не разрушались и не получали деформаций выше допустимых.
Проектирование начинается с выбора материала, при этом учитываются условия работы проектируемых сооружений, технология изготовления и монтажа конструкций, а также экономические соображения.
При проектировании любого элемента в зависимости от постановки задачи возникает необходимость выполнения одного из трех видов расчетов на прочность, отличающихся конечной целью. Это расчеты: проверочный, проектный и определение допустимой нагрузки. Подчеркнем, что указанная классификация расчетов относится ко всем видам деформаций элементов (растяжение, сдвиг, кручение, изгиб и др.). При расчетах на жесткость и устойчивость также возможны все три вида задач.

1. Проверочный расчет. При этом расчете известны нагрузка, материал, из которого сделан элемент конструкции (т. е. его механические характеристики), и размеры сечения. Требуется определить, выдержит ли данный элемент приложенную к нему нагрузку.

2. Проектный расчет, пожалуй, является основным при проектировании сооружений. Нагрузка и материал при этом расчете известны. Необходимо определить площадь поперечного сечения, при которой будет обеспечена прочность рассматриваемого элемента.

3. Определение допустимой (наибольшей) нагрузки, которую может выдержать данный элемент конструкции, производят по известным размерам его сечения и механическим характеристикам материала.

Все три указанных вида расчетов могут быть выполнены одним из двух методов: по допускаемым напряжениям и по предельным состояниям.

Тема 7. Надежность функционирования систем сервиса

 и их элементов

Основные понятия надежности. Состояние объекта и события, характеризующие надежность. События, характеризующие надежность. Характеристика эксплуатации объектов, оцениваемых надежностью. Показатели безотказности. Показатели долговечности. Показатели ремонтопригодности. Показатели сохраняемости. Комплексные показатели надежности. Факторы, влияющие на надежность систем.

Основные понятия надежности

Терминология приведена в ГОСТ 27.002-89 "Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения".

В теории надежности используют понятия объект, элемент, система. Объект - техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации. Объектами могут быть различные системы и их элементы, в частности: сооружения, установки, технические изделия, устройства, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты и отдельные детали.
Элемент системы - объект, представляющий отдельную часть системы. Само понятие элемента условно и относительно, так как любой элемент, в свою очередь, всегда можно рассматривать как совокупность других элементов. Система - объект, представляющий собой совокупность элементов, связанных между собой определенными отношениями и взаимодействующих таким образом, чтобы обеспечить выполнение системой некоторой достаточно сложной функции.

Состояния объектов могут быть следующими.

Исправность - состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД). Неисправность - состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных НТД.

Работоспособность - состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров в пределах, установленных НТД. Неработоспособность - состояние объекта, при котором значение хотя бы одного заданного параметра характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям, установленным НТД.

Понятие исправность шире, чем понятие работоспособность. Работоспособный объект, в отличие от исправного, удовлетворяет лишь тем требованиям НТД, которые обеспечивают его нормальное функционирование при выполнении поставленных задач. Очевидно, что работоспособный объект может быть неисправным, однако отклонения от требований НТД при этом не настолько существенны, чтобы нарушалось нормальное функционирование.

Предельное состояние - состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению должно быть прекращено из-за неустранимого нарушения требований безопасности или неустранимого отклонения заданных параметров за установленные пределы, недопустимого увеличения эксплуатационных расходов или необходимости проведения капитального ремонта. Признаки (критерии) предельного состояния устанавливаются НТД на данный объект.

Переход объекта из одного состояния в другое характеризуется событиями. Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправности объекта при сохранении его работоспособности. Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Авария - событие, заключающееся в переходе объекта с одного уровня работоспособности или относительного уровня функционирования на другой, существенно более низкий, с крупным нарушением режима работы объекта. Авария может привести к частичному или полному разрушению объекта, созданию опасных условий для человека и окружающей среды.