許用應(yīng)力
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機械設(shè)計或工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中允許零件或構(gòu)件承受的最大應(yīng)力值。要判定零件或構(gòu)件受載后的工作應(yīng)力過高或過低,需要預(yù)先確定一個衡量的標準,這個標準就是許用應(yīng)力。凡是零件或構(gòu)件中的工作應(yīng)力不超過許用應(yīng)力時,這個零件或構(gòu)件在運轉(zhuǎn)中是安全的,否則就是不安全的。許用應(yīng)力是機械設(shè)計和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基本數(shù)據(jù)。在實際應(yīng)用中,許用應(yīng)力值一般由國家工程主管部門根據(jù)安全和經(jīng)濟的原則,按材料的強度、載荷、環(huán)境情況、加工質(zhì)量、計算精確度和零件或構(gòu)件的重要性等加以規(guī)定。許用應(yīng)力等于考慮各種影響因素后經(jīng)適當修正的材料的失效應(yīng)力(靜強度設(shè)計中用屈服極限yield limit或強度極限strength limit疲勞強度設(shè)計中用疲勞極限fatigue limit)除以安全系數(shù)。塑性材料(大多數(shù)結(jié)構(gòu)鋼和鋁合金)以屈服極限為基準,除以安全系數(shù)后得許用應(yīng)力,即[σ]=σs/n;脆性材料(鑄鐵和高強鋼)以強度極限為基準,除以安全系數(shù)后得許用應(yīng)力,即[σ]=σb/n。
塑性材料和脆性材料并沒有嚴格的絕對界限,所以有時很難預(yù)先確定用屈服極限還是用強度極限為基準來確定許用應(yīng)力。例如低碳鋼的屈服極限與強度極限的比值(稱為屈強比)小于1,所以以屈服極限為基準的許用應(yīng)力總是小于以強度極限為基準的許用應(yīng)力。隨著高強鋼的采用,材料的屈強比不斷提高,就可能出現(xiàn)相反的情況。考慮到確定許用應(yīng)力有這兩種可能性,在室溫靜載荷下工作的零件或構(gòu)件的設(shè)計中,應(yīng)同時求得兩種情況下的許用應(yīng)力,加以比較,取其較小值。在疲勞強度設(shè)計中,一般應(yīng)用安全系數(shù)表示的強度判據(jù)進行疲勞強度的驗算。