Прочностной расчет изделия

Для некоторых высоконагруженных изделий требуется прочностной расчет.

             Расчет изделий из пластмасс на прочность носит поверочный характер. Он проводится в следующей последовательности:

1. Определяют действующую нагрузку, задаются долговечностью изделия, выявляют режим работы изделия (температура, среда, степень ответственности), назначают необходимую надежность, класс точности и т.д.
2. Составляют упрощенную расчетную схему изделия и схематизированное распределение сил. При этом в схему включают наиболее опасные участки изделия, в которых напряжения достигают наибольшей величины.
3. Определяют напряжения в опасных сечениях изделия и находят три главных напряжения.
4. По найденным главным напряжениям рассчитывают наибольшее эквивалентное напряжение.
5. Для выбранного полимерного материала изделия и принятых условий эксплуатации определяют допускаемое напряжение или запас прочности.
6. Производят оценку прочности путем сравнения σmax экв или запаса прочности с предельно допускаемыми значениями.

          Запас прочности для полимерных материалов должен быть большим, чем для традиционных материалов. Причиной этого являются специфические свойства полимерных материалов, к которым относятся:

1. Неоднородность, дефектность структуры, наличие поверхностных микротрещин.
2. Влияние на прочность геометрической формы изделия и масштабный фактор.
3. Изменение свойств полимерных материалов под действием влаги, температуры, агрессивных газов и жидкостей, излучений (частоты солнечного спектра, γ-лучи и т.д.).
4. Изменение прочностных и деформационных характеристик полимерных материалов в зависимости от скорости нагружения.
5. Наличие в материале остаточных напряжений (термических, диффузионных, ориентационных).

        При эксплуатации полимерное изделие не должно достигать предельного состояния. Предельное состояние по нагрузкам означает неспособность пластмассового изделия выдерживать приложенную нагрузку. При расчете такого состояния следует учитывать:

1. Прочность пластмассового изделия изменяется при длительном статическом нагружении. Поэтому необходимо определять предел длительной прочности, учитывая температурные изменения и влияние среды. При этом надежность изделия определяется по заданной длительности эксплуатационного периода.
2. В пластмассовом изделии под нагрузкой возникают значительные необратимые деформации, связанные с ползучестью. В связи с этим за допускаемое напряжение принимают такое напряжение, при котором при заданном сроке эксплуатации конечная деформация (удлинение) не будет превышать требуемую.
3. Под действием остаточных напряжений в процессе релаксации может происходить хрупкое разрушение пластмассового изделия.