Masinski Elementi primeri

8/11/2019 Masinski Elementi primeri

1/237

www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID

Aleksandar Kara

MFZE, kancelarija 1111

tel: 449 120, lok. 140

[email protected]

Fuad Hadikaduni

MFZE, kancelarija 2006

tel: 449 120, lok. 115

[email protected]

UVOD U INENJERSKIDIZAJN


2/237

2vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUID

O kursu Uvod u Inenjerski Dizajn .....

Izvo

enje nastave predavanja: 3asa sedmino (2+1)

vjebe: 2asa sedmino

Provjera znanja

Konana ocjena

Obaveze studenata redovno prisustvo na predavanjima i vjebama

uraeni i kolokvirani programi/zadae (ukupno dva programa/zadae)!!!

dva testa u toku semestra (teorija, kviz pitanja) pismeni ispit (zadaci)

prisustvo nastavi: 0 % programi: 30 %

testovi: 20 %

pismeni ispit: 50 %

Napomena: Svaka od stavki MORA biti ispunjena minimalno 50%!!!


3/237


Osnovni pojmovi. Dizajn, inenjerski dizajn, dizajn maina. Zadaci i aktivnosti udizajniranju. Kriteriji u dizajniranju. Faktori koji utjeu na dizajn.Dizajnerski tipovi.

Proces dizajniranja.Openito rjeavanje problema. Tok rada u procesudizajniranja. Formulacija problema i proraun. Inenjerski model.CAD i inenjerskidizajn.Inenjerski izvjetaji. Faktori sigurnosti, standardi i regulative u dizajniranju.

Dizajniranje steznih spojeva.Uvod. O steznim spojevima. Proraun steznihspojeva u oblasti elastinosti. Proraun steznih spojeva u oblasti plastinosti. Stezni

spojevi sa dvodjelnom i rasjeenom glavinom. Konusni stezni spojevi.Koncentracija napona.Osnovni pojmovi. Oblici i koncentracija napona. Viestrukakoncentracija napona. Metode za reduciranje koncentracije napona.

Sadraj kursa

1 sedmica

2 sedmice

2 sedmice

2 sedmice

2 sedmice

TEST I - novembar


Hipoteze o razaranju materijala. Napon i naprezanje. Teorije o razaranju pristatikim uslovima. Teorije o razaranju pri dinamikim uslovima. Povrinskaoteenja


4/237


Dizajniranje zavarenih spojeva.Oblici i vrste zavarenih spojeva. Ukratko ostatikoj i dinamikoj izdrljivosti. Statiki proraun zavarenih spojeva. Dinamiki proraun zavarenih spojeva.

Racionalnost koritenja mase dijelova.Ekonomisanje materijalom. Nominalnateina elemenata. Utjecaji pojedinih faktora na masu konstrukcije.

Izbor materijala pri dizajniranju. Klase materijala. Osobine materijala. Strategijaizbora materijala.

Sadraj kursa - nastavak

2 sedmice

1 sedmica

1 sedmica

TEST II - januar

ODSUTAN U PERIODU: 17. novembar-05. decembar



5/237


LITERATURAosnovna

Predavanja, vjebe

D.J. Vitas, Osnovi Mainskih Konstrukcija I i II, Nauna knjiga, Beograd, 1973. Grupa autora, Inenjersko Mainski Prirunik drugi dio, Zavod za Udbenike i nastavna

sredstva, Beograd, 1992.

Olevi S., Leme S.: Osnovi konstruiranja i konstruiranje pomou raunara CAD, Mainskifakultet, Zenica, 1998.

N. Plavi i dr., Zbirka reenih ispitnih zadataka iz Osnova konstruisanja, Mainski fakultet,Beograd, 1999.

N. Repi i dr., Zbirka zadataka iz mainskih konstrukcija, Sarajevo, 1996.

J. Vugdelija i dr., Zbirka zadataka iz Osnova Konstruisanja, Mainski fakultet Beograd, 1974.

R. Seferovi, S. Olevi, Zbirka zadataka iz Mainskih Sistema, Univerzitet u Zenici, 2008.



6/237


LITERATURAdodatna

R.L. Norton, Machine Design An Integrated Approach, Pearson Prentice Hall, 2006.

G. Pahl, W. Beitz, Engineering Design: A systematic Approach, Springer-Verlag London Ltd.,1996.

J.E. Shigley, C.R. Mischke, Standard Handbook of Machine Design, McGraw-Hill, 1996.

M.F. Ashby, Materials Selection and Mechanical Design, Butterworth Heinemann, 1999.

W.D.Pilkey, Petersons Stress Concentration Factors, John Wiley & Sons, Inc., 1997.

VDI 2221

VDI 2222



7/237


Osnovni pojmoviO dizajnu, inenjerskom dizajnu, ....

Dizajn- potje e od latinske rije i designare namijeniti, ozna iti

Dizajniranje pretvaranje (konverzija) informacija struktuiranje nestruktuiranih problema

opetovano optimiranje rjeenja problema

vjeba primijenjene kreativnosti nalaenje tehni ki perfektnog, ekonomski poeljanog i esteti ki

zadovoljavaju eg rjeenja za zadati problem (Kesselring) prvenstveno kreativna aktivnost, zasnovana na znanju i iskustvu,

usmjerena ka rjeenjima unaprijed razmiljaju i o tehni kimproizvodima, kako bi se odredila funkcionalna i strukturnakonstrukcija, te kreirali dokumenti koji su spremni za proizvodnju.(VDI 2222)


8/237


O dizajnu, inenjerskom dizajnu, ....

Inenjerski dizajn aktivnost rjeavanja problema sa usmjerenim ciljem

Inenjerski dizajn proces primjene raznih tehnika i nau nih principa u ciljudefinisanja nekog ure aja, procesa, ili sistema u dovoljnom broju detalja kako bi seomogu ila njegova realizacija. (Taylor, 1959)

Dizajn maina proces donoenja odluka kojim se kreiraju specifikacije za maine

Mainsko-inenjerski dizajn koritenje nau nih principa, tehni kih informacija iimaginacije u definisanju mehani ke strukture, maine ili sistema radi izvo enjaprethodno definisanih funkcija sa maksimalnom utedom i efikasno u. Odgovornostdizajnera pokriva itav proces od koncepcije do izdavanja detaljnih instrukcija za

proizvodnju, a njegov interes se nastavlja u toku itavog ivotnog vijeka proizvoda.

Osnovni pojmovi

Industrijski dizajn profesionalna sluba za kreiranje u razvoj koncepata ispecifikacija koje optimiziraju funkciju, vrijednost i izgled proizvoda i sistema radiobostrane koristi korinika i proizvo a a. (IDSA)Industrijski dizajn kreativna aktivnost iji je cilj uspostavljanje optimalnihkarakteristika objekata, procesa, usluga i njihovih sistema u cijelom ivotnom vijeku.Dakle, dizajniranje je centralni faktor inovativne humanizacije tehnologija i vaanfaktor kulturnih u skonomskih promjena. (ICSID)


9/237


Zadaci i aktivnosti u dizajniranju

Osnovni zadatak inenjera je da primijeni svoja nau na saznanja na rjeenje tehni kihproblema, a zatim optimizira to rjeenje unutar ograni enja u materijalu, te tehnolokih iekonomskih ograni enja.

Nauka Inenjerskanauka

Inenjerskidizajn

Inenjerskatehnologija Proizvodnja

Industrijskidizajn

Umjetnikidizajn

Umjetnost

Ekonomija

Socioloka psihologija

Politika

Centralna aktivnost inenjerskog dizajna

Tehniki tok

Kulturni tok

Osnovni pojmovi


10/237



Psiholoki aspekt kreativna aktivnost koja zahtijeva dobro poznavanje matematike,fizike, hemije, mehanike, termodinamike, hidrodinamike, elektrotehnike,proizvodnje, tehnlogije materijala, teorije dizajniranja, prakti nog znanja i iskustva.

Modeli dizajniranja sa razliitih aspekata

Sistematski aspekt optimizacija datih ciljeva unutar ograni enja sa djelimi nimkonfliktima

Organizacijski aspekt igra vode u ulogu u proizvodnji i procesiranju sirovina iproizvoda; zahtijeva kolaboraciju radnika iz razli itih oblasti djelovanja.

70% ukupnih trokova proizvoda se odre uje njegovim dizajnom, a trokovi obuhvatajumaterijal, opremu, alat, radnu snagu, i ostale trokove.

50-80% trokova ivotnog vijeka proizvoda su uzrokovani u toku inenjerskog dizajna.

Osnovni pojmovi


11/237



ivotni ciklus proizvoda

Planiranje proizvodaPostavljanje zadataka

Dizajn/Razvoj

Proizvodnja/Sklapanje/Testiranje

Obnavljnjeenergije

Potreba trita/Problem

Z a h

t i j e v a n i c i

l j e v i

Mogui ciljevi kompanije

Koritenje/Potronja/Odravanje

Recikliranje

Odlaganje/Okolina

M e n a d

m e n

t i v o t n o g c i

k l u s a p r o i z v o d a

Marketing/Konsulting/Prodaja

Osnovni pojmovi


12/237



1. Pojanjenje zadatka sakupljanje informacija o zahtijevima iograni enjima koje treba da ispuinjava rjeenje

2. Koncipiranje (njem. Methodisches Koncipieren, eng.Conceptual Design ) postavljanje fukcionalnih struktura, pretraivanjeodgovaraju ih principa i njihova kombinacija u konceptnevarijante

3. Projektovanje (njem. Methodisches Entwerfen, eng. Embodiment Design ) dizajner, po inju i od koncepta, odre uje plan, ioblikuje i razvija tehni ki proizvod ili sistem u odnosu na tehni kei ekonomeske uslove

4. Razrada (njem. Methodisches Ausarbeiten, eng. Detail Design ) kona no se postavlja raspored, oblik, dimenzije i osobine povrinasvih pojedina nih dijelova, tehni ke i ekonomske mogu nosti seponovo provjeravaju, izra uju se svi crtei i ostali proizvodnidokumenti.

Faze u dizajniranju

Osnovni pojmovi


13/237



Organizacija procesa dizajniranja originalni dizajn

Kreiranje proizvoda

Informacije

Koncipiranje

Projektovanje

Menadment

Istraivanje

Proraun

Proces

dizajniranja

Prodaja

Proizvodnja

Razrada

Izvrenje narudbe

Osnovni pojmovi


14/237



Organizacija procesa dizajniranja veliki proizvodi u pojedinanoj proizvodnji

Koncipiranje

Projektovanje

RazradaIzvrenje narudbe

Menadment

Istraivanje Proraun

Procesdizajniranja

Prodaja

Proizvodnja

Kreiranje proizvoda

Informacije

Osnovni pojmovi


15/237



Organizacija procesa dizajniranja masovna proizvodnja

Koncipiranje

Proraun

ProjektovanjeEksperimentalni

razvoj

Menadment

Razrada

Izvrenje narudbe

Procesdizajniranja

Prodaja

Proizvodnja

Kreiranje proizvoda

Informacije

Osnovni pojmovi


16/237


Kriteriji u dizajniranju

Funkcija

Sigurnost

Pouzdanost Trokovi

Proizvodnost

Marketing

Najvaniji kriteriji

Naknadno dodato u uobiajeni postupak

1. Razvoj i koritenje sistema pregleda dizajna naroito specificirajui analizu kvara,sigurnost, i sukladnost sa standardima i vladinim regulativama

2. Razvoj liste radnih operacija i provjera koritenja proizvoda u svakoj operaciji3. Identifikacija okruenja koritenja proizvoda, ukljuujui oekivana koritenja, mogua

pogrena koritenja, i eljena koritenja4. Koritenje specifinih teorija dizajniranja koje naglaavaju analizu kvara ili nepravilnog

rada i sigurnost u svakoj radnoj operaciji

Potrebno je imati i sljedee na umu:

Osnovni pojmovi


17/237


Faktori koji utje u na dizajn

NamjenaOsnovni i polazni uslov za rjeavanje problema dizajniranja

Naponsko stanje, oblik, teina

Oblik i teinu birati tako da, po mogunosti, napon u svakoj taki bude to vie ujednaen, a da pritome ne prelazi doputenu veliina (racionalnost iskoritenja materijala)Standardi

Obavezni u konstruiranju; samo izuzetni razlozi mogu opravdati odstupanje od standardaMaterijal

Za izbor su bitne mehanike, fizike, hemijske i tehnoloke osobine.Habanje, korozija

Habanje neeljeno odvajanjeestica materijala pod utjecajem mehanikog djelovanja sile trenja,otpora kotrljanja, kavitacije, ...

Korozija neeljeno odvajanjeestica materijala pod utjecajem hemijskog razaranja materije podutjecajemistog hemijskog (npr. oksidacija) ili elektrohemijskog djelovanja.

Osnovni pojmovi


18/237



Izrada i obrada

Sklapanje

Postupci izrade: livenje, deformacija u toplom i hladnom stanju, obrada rezanjem, zavarivanje

Postupak izrade zavisi od oblika, materijala, broja koamda, opremljenosti fabrike, ...

Sklapanje treba da se obavi lako i brzo.

Rukovanje i odravanje

Rukovanje treba da bude jednostavno i da se izbjegnu eventualne greke (osigurati bezbjednostrukovaoca)

Ispravno odravanje (podmazivanje, zamjena istroenih dijelova, promjena ulja, ...) je od velikevanosti.

Transport

Oblik, veliina i teina moraju biti u skladu sa mogunostima njenog transportovanja iz fabrike domjesta upotrebe

Osnovni pojmovi


19/237



Estetski obziri

Zatita od bude maina

Izgled treba da je to ljepi i skladniji da bi prijatnije djelovao naovjeka.

Jaka buka, koju mogu stvarati maine, djeluje neprijatno na vozila, izaziva psihiki zamor, smanjujeradnu sposobnostovjeka, i tetna je za zdravlje.

Ekonominost

Trokovi proizvodnje i eksploatacije maina treba da budu to manji.

Osnovni pojmovi


20/237


Dizajnerski tipovi

Originalni dizajn originalni princip rjeenja za neki sistem (fabrika,maina, sklop) sa istim, sli nim ili novim zadatkom

Adaptivni dizajn adaptiranje poznatog sistema (princip rjeenja ostaje isti) napromijenjeni zadatak. Obi no se koriste originalni dizajn za pojedine dijelove ilisklopove.

Varijantni dizajn (dizajn sa fiksiranim principom) variranje veli ine i/ili rasporedapojedinih aspekata izabranog sistema; funkcija i princip rjeenja ostajunepromijenjeni. Ne pojavljuju se novi problemi u smislu promjene materijala,ograni enja ili tehnolokih faktora.

1973, VDMA (Njema ka asocijacija mainskih kompanija):

25% OD, 55 % AD, 20% VD

Osnovni pojmovi


21/237


Op enito rjeavanje problemaProces dizajniranja

Procedura openitog rjeavanja problema

Konfrontacija

Informacija

Definisanje

Kreiranje

Vrednovanje

Odluivanje

Zadatak(problem)

Rjeenje R e z u

l t a t n e z a d o v o l

j a v a

j u i


22/237


Op enito rjeavanje problema

Procedura procesa odluivanja

Prethodni korak Ponoviti korakna viem nivouinformacija

Da li su rezultati

zadovoljavajuis obzirom na cilj

Da li je ponavljanje

koraka financijskiopravdano

Sljedei planirani korak Zaustaviti razvoj

NE

NE

DA

DA

Proces dizajniranja


23/237

23vod u Inenjerski Dizajn www.mf.unze.ba/osoblje/karac/UUIDKoraci u procesu dizajniranja

Tok rada u procesu dizajniranjaZadatak

Postavljanje zadatkaDavanje specifikacije

Specifikacije

Identificiranje osnovnih problemaPostavljanje funkcionalnih strukturaTraenje principa rjeenjaKombiniranje i postavljanje konceptupualnih varijantiVrednovanje na osnovu tehnikih i ekonomskih kriterija

Koncept

Razvijanje preliminarnog plana i oblikovanjeIzbor najboljeg preliminarnog plana

Poboljavanje i vrednovanje na osnovu tehnikih i ekonomskih kriterijaPreliminarni plan

Optimiranje i kompletiranje oblika dizajnaProvjeravanje greaka i trokovaPripremanje preliminarne liste dijelova i dokumenata za proizvodnju

Konani planFinaliziranje detalja

Kompletiranje crtea detalja i dokumenata za proizvodnjuProvjera svih dokumenata

Dokumentacija

Rjeenje

I n f o r m a c

i j e k o j e s e p r i

l a g o

a v a j u s p e c

i f i k a c i

j i

O b n a v

l j a n j e

i p o b o l

j a n

j e

P o s t a v

l j a n j e

z a d a t k a

R a z r a

d a

P r o j e k

t o v a n

j e

K o n c i p i r a n j e

O p t

i m i r a n

j e p l a n a

i o b l i k o v a n

j e O p t

i m i z a c i

j a p r

i n c i p a

Proces dizajniranja


24/237


Tok rada u procesu dizajniranja

Koraci u procesu dizajniranja

Proces dizajniranja


25/237




Proces dizajniranja


26/237




Proces dizajniranja

P di j i j


27/237


1. Identificiranje potrebe


Sastoji se od opteg (vrlo grubog i nejasnog) cilja problema

2. Istraivanje

Potrebno je u potpunosti razumjeti problem

3. Cilj

Jasnije utvr ivnje cilja na osnovu odraenog istraivanja

4. Specificiranje zadataka

Zaokruivanje problema i postavljanje njegovog kruga djelovanja (granicadefinisanosti)

Koraci u dizajniranju

Proces dizajniranja

P di j i j


28/237


5. Sinteza (idejni ili inventivni korak) - sastaviti


Trai se to je vie alternativnih rjeenja obino bez obzira na njihovuvrijednost ili kvalitet

6. Analiza - rastaviti

Mogua rjeenja iz prethodnih koraka se analiziraju, pa se prihvataju, odbijaju ili modificiraju

7. Izbor varijante

Izabere se rjeenje od kojeg se anjvie oekuje.

8. Detaljan dizajn razradaSve se provjerava, nacrtaju crtei, definiu specifikacije za proizvodnju, itd.

Proces dizajniranja

P di j i j


29/237


9. Izrada prototipa i testiranje

Radni dizajn se zavrava izradom prototipa i njegovim testiranjem

10. Proizvodnja

Proizvodnja odreene koliine provjerenog ureaja, procesa, ...

Proces 1-10 radi se iterativnim postupkom, pri emu redizvrenja nije linearan (od 1 do 10), nego po potrebi.

Tok rada u procesu dizajniranjaProces dizajniranja

Proces dizajniranja


30/237


Formulacija problema i prora un

1. Definisanje problema

2. Postaviti ta je dato

3. Postaviti odgovarajue pretpostavke

4. Preliminarne odluke o dizajniranju

5. Izrada skica

6. Metematiki modeli

7. Analiza dizajna

8. Vrednovanje

9. Tehnika dokumentacija

Faza definisanja

Preliminarna fazadizajniranja

Razrada

Faza dokumentiranja

Rjeavanje problema zahtijeva organizovani pristup

Proces dizajniranja

Proces dizajniranja


31/237



Faza definisanja

1. Definisanje problema to jasnije

2. Postaviti ta je dato izlistati poznate informacije3. Postaviti odgovarajue pretpostavke nadovezati sa takom

2. (npr. zanemariti trenje, masu, i sl.)

1. Preliminarne odluke o dizajniranju ak 90% karakteristikadizajna se odrede u prvih 10% projektnog vremena

2. Izrada skica dokumentacija preliminarne faze

Preliminarna faza dizajniranja

Proces dizajniranja

Proces dizajniranja


32/237



1. Metematiki (inenjerski) modeli model optereenja sasilama, momentima, jednainama, i sl.

2. Analiza dizajna na osnovu modela vri se analiza(koeficijent sigurnosti, otkazivanje, ...)

3. Vrednovanje rezultati analize se vrednuju zajedno saodabranim materijalom i odluuje se da li nastaviti sadizajnom ili iterirati novo, bolje rjeenje vraanjem na prethodne korake

Razrada

Izrada dokumentacije

1. Tehnika dokumentacija nakon uspjenog iterativnog procesa, izrauje se dokumentacija (inenjerski crtei,specifikacije amterijala i izrade, ...)

Proces dizajniranja

Proces dizajniranja


33/237


Inenjerski model

Kreiranje inenjerskog modela je najtei i najizazovniji dio procesadizajniranja (iskustvo i vjetina)

Inenjerski model se sastoji od skica, osnovnih jednaina, ...

Matematiki model definie fiziko ponaanje sistema

Intezivno koritenje kompjutera

Uspjeh bilo kojeg procesa dizajniranja zavisi od ispravnosti i primjerenosti inenjerskog modelakoji se koristi za predvianje i analiziranje njegovog ponaanja prije nego se napravi hardver.

Proces dizajniranja

Proces dizajniranja


34/237


Inenjerski model

Obino polazna taka u dizajnu

Osnovna svrha komunikacija inenjera sa konceptom

Mora imati dovoljno informacija za razvoj inenjerskog modela za dizajn i analizu

Inenjerska skica

Dizajn problemi su nestruktuirani treba ih struktuirati kako bi se rijeili

Openito, rjeenje se ne moe nai u knjigama

1. Mora se poeti od neega

2. Odakle god da se pone, to vjerovatno nije najbolje mjesto

3. Iteracija

e omoguiti da se dizajn pobolja, i dovesti do uspjeha

Procjena i preliminarna analiza

Proces dizajniranja


35/237

Proces dizajniranja


36/237


Inenjerski izvjetaji

Komunikacija predstavlja jedan od najvanijih aspekata u inenjerstvu

~ Verbalno

~ U pisanoj formi

~ Pisanje ponuda, prijedloga

~ Pisanje tehnikih izvjetaja

~ Prezentacije

Prezentacija se obino daje u obliku pisanog izvjetaja

~ Opis dizajna

~ Inenjerski crtei ili skice~ Tabele i grafici iz prorauna

Inenjerski izvjetaj

oces d aj a ja

Proces dizajniranja


37/237


Faktori sigurnosti, standardi i regulativeu dizajniranju

Kvalitet dizajna se moe mjeriti pomou mnogo kriterija: neophodno je izraunati nekolikostepena sigurnosti da bi se procijenila nosivnost; postoje mnoge regulative koje se morajuispotovati prilikom dizajniranja

Stepeni sigurnosti

Obino odnos dvije kvantitativne veliine sa istom jedinicom (vrstoa/napon, kritininapon/primijenjen napon, maksimalna brzina/brzina rada, ...)

Izbor zavisi od mnogo faktora i predstavlja mjeru nesigurnosti dizajnera u analitiki model, teorijurazaranja, podataka o osobinama materijala, vrste mateirijala (krt, duktilan)

Za krte materijale vai da se dizajniraju prema najveoj vrtoi, tj. lomu, dok se duktilni materijali pod statikim naponom dizajniraju prema granici teenja. Zato je faktor sigurnosti krtih materijaladva puta vei od onih za duktilne pod istim uslovima.

j j

Proces dizajniranja


38/237



Podaci o osobinamamaterijala iz testiranja

Uslovi okoline u kojima se proizvod koristi

Analitiki modelioptereenja i napona

Stvarni materijal koji se koristi je testiran 1.3Osobine materijala (iz tablica) su na raspolaganju 2Pribline osobine materijala (iz tablica) su na raspolaganju 3Loe osobine materijala (iz tablica) su na raspolaganju 5+

Identini sa uslovima testa 1.3U osnovi okolina na sobnoj temperaturi 2Srednje teki uslovi okoline 3Veoma zahtijevne osobine okoline 5+

Modeli poreeni sa eksperimentima 1.3Modeli tano predstavljaju sistem 2Modeli priblino predstavljaju sistem 3Modeli su gruba aproksimacija sistema 5+

S1

S2

S3

S=MAX(S1,S2,S3)Za duktilne materijale

Pribline preporuke stepena sigurnosti

j j

Proces dizajniranja


39/237



Standardi i regulative

Standard kriterij, pravilo, princip ili opis usvojen od strane neke ustanove (organa) ili opteg prihvatanja ili koritenja i suglasnoti, kao osnova za uporeivanje ili ocjenu ili kao prihvaenimodel

Specifikacija slino standardu, s tim da standard ima opte znaenje, dok se specifikacija korsitiza specializirane oblasti (saeta lista zahtijeva koje treba da ispunajva neki proizvod)

Propisi razvijene kao rezultat donoenja zakona u cilju kontrole u odreenoj oblasti odreeniorgani vre ozakonjenje pojedinih standarda i zakonika.

Interni standardi

Nacionalni standardi (BAS, JUS, , BS, ANSI, DIN,...)

ISO

Dizajniranje steznih spojeva sklopova)


40/237


Uvod Sistem standardnih tolerancija (ponavljanje)

13 grupa za mjere 1-500 mm (1-3, 3-6, ...) 3 mm pripada grupi 1-3 mm

8 grupa za mjere 500-3150 mm (500-630, 630-800, ...)

20 kvaliteta tolerancija sa jedinicom tolerancije

Tablica 7.14 i

Tablica 7.15, IMP

Osnovna tolerancija oznaka IT + kvalitet (npr. IT8) viestruki iznos jedinine tolerancije (red R5)

Ukupno 24 poloaja tolerancijskog polja prema nultoj liniji za unutranje(velika slova) i spoljanje (mala slova) mjere

Tablica 7.19a. i

Tablica 7.19b, IMP



41/237



Poloaj tolerancijskih polja unutranja mjera

A0= AgA0= AdPozitivnoodstupanje

egativnoodstupanje

ulta linija

A

Nazivnamjera

B C

C D

D E

E F

F

F G G H J J S

K M N P R S T

U

V

X

Y

Z

Z A

Z B

Za unutranje mjere: A-H iznad nulte linije, J i K, a ponekad i M presjecajunultu liniju, N-ZC ispod nulte linije



42/237



Poloaj tolerancijskih polja spoljanja mjera

a0= ada0= agPozitivnoodstupanje

egativnoodstupanje

ulta linija Nazivnamjera

a b

c c d d

e e f f

f h S

k m n r s

t v

x

z

z a z b

Za spoljenje mjere: a-h ispod nulte linije, j presjeca nultu liniju, k-zc iznadnulte linije



43/237


Uvod Nalijeganja (D.J. Vitas I, str. 78)

100H7/g6 (ili100 ,100H7-g6 )Ozna

avanje

Primjer nalijeganja

100G7/h6 (ili100 ,100G7-h6 )H7g6G7h6



44/237


Uvod Vrste nalijeganja

Labava nalijeganja uvijek obezbijeen zazor

Za vratila u leitima, za prstenaste klizae na vratilima, za zglavkaste veze Najmanji zazori (H/h) relativni pokreti elemenata u sklopu veoma rijetki i po duini puta kratki

(pomjerljivi zupanici, glavine iskljunih spojnica, osovinice u zglavcima, ...)

Neto vei zazori (H/g, G/h) za to bolje vo

enje vratila u leitima, ili za uzduno pomjeranjeelemenata na vratilima

Veliki zazori (H/f, H/e, H/d, F/h, E/h, D/h) za jako optereena klizna leita

Najvei zazori (H/c, H/b, H/a, C/h, B/h, A/h) klizna leita brzohodih vratila i sklopove elemenata

izloenih toploti

Najmanji zazor

Najvei zazor

d lDizajniranje steznih spojeva sklopova)


45/237


Uvod Vrste nalijeganja

Neizvjesna nalijeganja mogu davati zazore ili preklope

Blia labavim nalijeganjima (H/j ili J/h) za sklopove elemenata koje treba povremeno razdvajatiili skidati bez napora

Bliavrstim nalijeganjima (H/k, H/m, H/n iliK/h, M/h, N/h) za umjerenovrste sklopove (zameusobnu nepokretljivost dovoljan je mali pritisak). U sluaju da se eli prenositi obrtnimomenat neophodno je vezu osigurati klinom ili na neki drugi nain.

Najvei preklop

Najvei zazor

U d V lij jDizajniranje steznih spojeva sklopova)


46/237


Uvod Vrste nalijeganjavrsta nalijeganja uvijek obezbijeen preklop

Za spojeve elemenata za koje je neophodno obezbijediti vrstu, nepokretljivu vezu izmeu elemenataspoja

Obrtni moment se moe obezbijediti bez posrednika (klin, i sl.)

Lake ostvariva nalijeganja (H7/p6, H7/r6, H7/s6) slabijevrsti spojevi elemenata: leini trupovisa leinim posteljicama izloenih jakim uzdunim silama, vijenci i bandae sa trupovima zupanikaili tokova, spojnine glavine sa vratilima

Tea nalijeganja (H8/u8, H8/x8) za vrlovrste veze elemenata sklopa: vratila sa zupanicima,zamajcima, tokovima

Najmanji preklop

Najvei preklop

U d N lij jDizajniranje steznih spojeva sklopova)


47/237


Uvod Nalijeganja

Primjer Odrediti najmanje i najvee zazore, odnosno preklope za sklopove:60E9/h9, 100H8/f8, 140H7/k6,200H7/r6

Tabela 7.19 a i b (IMP, str. 85 i 86)

Uvod NalijeganjaDizajniranje steznih spojeva sklopova)


48/237


Uvod Nalijeganja

Uvod NalijeganjaDizajniranje steznih spojeva sklopova)


49/237


Uvod Nalijeganja

Dizajniranje steznih spojeva sklopova) IMP, str. 171-179,D.J. Vitas I, str. 93-123O steznim spojevima


50/237


O steznim spojevima

Stezni spojevi slue sa prenos optereenja, obrtnih momenata, radijalnih i aksijalnih sila pomouotpora klizanju izmeu spoljanjeg i unutranjeg elementa (vrsta nalijeganja).

Prenik otvora spoljanjeg elementa je manji od vanjskog prenika unutranjeg elementa

Sklapanjem nastaje pritisak

Stezni spoj

O steznim spojevimaDizajniranje steznih spojeva sklopova)


51/237


O steznim spojevima

Vrste steznih spojeva

Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)


52/237


Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nosti

Deformacije elemenata spoja (teorija elastinosti, proraun debelih cijevi)

i unutranji dio

e spoljanjidio

spoljaanji dio

unutranji dio



53/237



spoljaanji dio

unutranji dio



54/237


Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elastinosti

Uslovi na dodirnim povrinama

Zavisnost pritiska od efektivnog preklopa

Pritisak na dodirnim povrinama



55/237


Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elastinosti

P' efektivni preklop

R z visine neravnina

P projektovani preklop

Neravnine elemenata spoja



56/237


p p j

Granini preklopi spoja

Pritisci se odre uju prema grani nim efektivnim, odnosno projektovanim preklopima -vjerovatno a proklizavanja i vjerovatno a provjere plasti nih deformacijaje manja od 0.3%.



57/237


p p j

Alternativno (prama Vitasu)

m Poissonsov brojm= 1/



58/237


p p j

Tok prorauna steznog spoja tabela 7.69, IMPPrimjer 1.

Na vratilo odelika.1530 navuen je prsten odelika.1430. Spoljanji prenik prstena je 100

mm, a unutranji prenik vratila (uplje vratilo) je 30 mm. Hrapavost neravnina je R ze = 15m, R zi=10m. Prenik na dodirnim povrinama dat je oznakom60H8/x7. Nai najvei i najmanji

dodirni pritisak.

Po etni podaci ipomo ne veli ine


Za otvor

Za osovinu



59/237


Najvei i najmanji preklop



60/237


Najvei i najmanji dodirni pritisak



61/237


Primjer 2.U dio izraen od sivog liva utisnuta je bronzana leina posteljica. Za zadate podatke treba izraunatideformacije unutranjeg prenika posteljice i utjecaj na zazor kliznog leita (40H6/e7).

Podaci:60H7/r6 na dodirnoj povrini presovanog spoja, D s= 100 mm,d u = 40 mm, =0.25 i E = 1.11011

za SL, =0.33 i E = 1.21011

za bronzu, R ze + R ze = 5 m.Po etni podaci ipomo ne veli ine


Za otvor

Za osovinu



62/237





63/237





64/237


Napomena: Kvalitet 7 za polje e nije dat u Tabeli 7.19. Gornje odstupanje je isto kao za kvalitete 8i 9, ali je tolerancija manja i dobija se iz tabele 7.14 (25 m).

Najmanja i najvea deformacija unutranjeg prenika unutranjeg elementa

Tabela 7.19 a i b (IMP, str. 85 i 86) za spoj40H6/e7

Za otvor

Za osovinu



65/237


Najvei i najmanji zazor



66/237


Naponi u spojenim dijelovima

Raspodjela napona u spojenim dijelovima

Spoljanji element

Unutranji element

unutranja povrina

spoljanja povrina

unutranji povrina

spoljanja povrina



67/237


Ekvivalentni naponi u spojenim dijelovima

Spoljanji element

unutranja povrina

spoljanja povrina

Hipoteza najve eg tangentnog napona za unutranju povrinu

Najve i doputeni pritisak




68/237


Ekvivalentni naponi u spojenim dijelovima

Hipoteza najve eg normalnog napona za unutranju povrinu

Unutranji element

unutranji povrina

spoljanja povrina

Najve i doputeni pritisak



69/237


Primjer 3.

Za podatke iz primjera 1. provjeriti da li se naponi nalaze u granicama elastinosti.

Za proraun je mjerodavan najvei dodirni pritisak

Tabela 7.8 (IMP, str. 44)

Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiProra un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti elasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)


70/237


Nosivost steznog spoja

Stepen sigurnosti protiv proklizavanja

k granina vrijednost stepena prionljivosti spoja (IMP, tab. 7.68)

pd najmanja vrijednost pritiska u spoju (prema najmanjoj vrijednosti efektivnog preklopa)

F optereenje spoja

F uzduno optereenje

F = F t = 2T /d tangentno optereenje

kombinovano optereenje


P i j 4



71/237


Primjer 4.Za podatke iz primjera 1.provjeriti kolika je nosivost steznog spoja, ako je prsten u radu izloenaksijalnoj sili i duina steznog spoja 60 mm.

Za proraun je mjerodavan najmanji dodirni pritisak



72/237


Ostvarivanje spojaPopreno presovani spoj

zagrijavanje spoljanjeg ili hlaenje unutranjeg elementa

P g najvei oekivani preklop u spoju Z zazor potreban za lako spajanje elemenata (gornje odstupanje za polje f 7 zad )


Primjer 5



73/237


Primjer 5.Koliko treba zagrijati spoljanji element ili pothladiti unutranji element steznog spoja datog u primjeru 1. da bi se ostvarilo popreno spajanje. Koeficijent toplotnog irenja materijala je=8.510-61/C, temperatura okoline je 23C.


O i j j



74/237


Ostvarivanje spoja

Uzduno presovani spoj (djejstvom sile prese)

djejstvom sile prese

Ostvarivanje uzduno presovanog spoja



75/237


Uzduni raspored pritisaka u steznom spoju


Primjer 6



76/237


Primjer 6.Kolika sila prese je potrebna za sklapanje seznog spoja datog u primjeru 1.

Za proraun je mjerodavan najvei dodirni pritisak


Primjer 7.



77/237


Primjer 7.Proraunati elastino presovani spoj vratila sa zupanikom (oba materijala su izraena od.0545)ako spoj treba da prenosi snagu od 11.2kW.

Podaci: k = 0.15, Riz = Rez = 8m

Pomo ne veli ine


Maksimalni dozvoljeni pritisci na dodirnim povrinama unutranjeg i spoljanjeg elementa



78/237


Maksimalni dozvoljeni pritisci na dodirnim povrinama unutranjeg i spoljanjeg elementa

Obodna sila

Za prora un je mjerodavna manja vrijednost pritiska!!!


Najmanji pritisak



79/237


Najmanji pritisak

Efektivni preklopi


Stvarni preklopi



80/237


Stvarni preklopi

Tolerancija sklopa

Najblia manja vrijednost (tabela 7.14)

Tolerancijsko polje IT7 (oznaka rupe je40H7)


Donje odstupanje vratila



81/237


j p j

Tablina vrijednost koja zadovoljava ove granice jed=60m i odgovara oznaciu

Oznaka spoja je: 40H7/u7

Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti plasti nostiDizajniranje steznih spojeva sklopova)


82/237


Promjena pritiska na dodirnoj povrini uzavisnosti od efektivnog preklopa

unutranji element

spoljanji element

Efektivni preklop pri naponu jedakom granici razvlaenja

Pritisak izmeu spojenih dijelova



83/237


Mjerodavni pritisak za odreivanje nosivosti

Promjena pritiska na dodirnoj povrini uzavisnosti od efektivnog preklopa

Granina sila trenja

Stepen sigurnosti protiv proklizavanja

Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti plasti nosti

Primjer 8.



84/237


j Nai najveu aksijalnu silu koju moe prenijeti spoj na slici.

Podaci:100H10/z10, D s=200 mm,d u=40 mm,l =120 mm,k = 0.1, Riz = Rez = 10m

Po etni podaci ipomo ne veli ine


Za otvor

Za osovinu



85/237





86/237





87/237


Pritisak izmeu spojenih dijelova

Najvei naponi

Prora un cilindri nih presovanih spojeva u oblasti plasti nosti



88/237


Efektivni preklop pri naponu jedakom granici razvlaenja

Mjerodavni pritisak za odreivanje nosivosti

Nosivost steznog spoja

Stezni spojevi sa dvodjelnom i rasje enom glav inomDizajniranje steznih spojeva sklopova)


89/237


Stezni spojevi sa dvodjelnom i rasjeenom glavinomd > D

Stezni spojevi sa dvodjelnom i rasje enom glav inomStezni spojevi sa dvodjelnom i rasje enom glav inomDizajniranje steznih spojeva sklopova)


90/237


Stezni spojevi sa dvodjelnom i rasjeenom glavinomd D

Konusni stezni spojeviDizajniranje steznih spojeva sklopova)


91/237


Primjeri ostvarivanja koninih steznih spojeva

Konusni stezni spojeviDizajniranje steznih spojeva sklopova)


92/237


Primjeri ostvarivanja koninih steznih spojeva

Konusni stezni spojevi

Nagibi 1:10 do 1:40



93/237


Vei nagibi ako je potrebno lake razdvajanje

Za proraun je mjerodavan srednji prenik

Koncentracija napona D.J. Vitas I, str. 125-155Osnovni pojmovi

Stanje sa visokim lokaliziranim naponima mnogo ve im od srednjih napona usljed naglebl k bl k l d k k


94/237


Stanje sa visokim lokaliziranim naponima, mnogo ve im od srednjih napona usljed naglepromjene oblika, u blizini pukotina, rupa, usljed kontakta, ...

Nominalni naponi u presjecima I i II

Osnovni pojmovi

Maksimalni napon u presjeku II naponi

Koncentracija napona


95/237


Geometrijski (statiki) faktor koncentracijenapona

Maksimalni napon u presjeku II naponi

Efektivni (dinamiki) faktor koncentracijenapona

Osnovni pojmoviKoncentracija napona

Osjetljivost materijala na koncentraciju napona


96/237


po Petersonu

Efektivni (dinami ki) faktor koncentracije napona

Kuhn-Hardrath formula

- Neuberova konstanta

- radijus zakrivljenja ljebar


Neuberova konstanta


97/237


elik aluminij (poboljan) aluminij (ovren)



98/237


Utjecaj vrste naprezanja na koncentraciju napona



99/237


Utjecaj vrste ljeba na koncentraciju napona

Osnovni pojmovi

Metode za odre ivanje faktora koncentracije napona



100/237


1. Analitiko rjeenje teorija elastinosti

2. Eksperimentalne metode fotoelasticimetrija, mjerne trake, ...

3. Raunarske simulacije MKE, MKV, ...

4. Teorija membrana za probleme uvijanja

Osnovni pojmovi

Analitiko rjeenje dvodimenzionalni problem



101/237


Ravno stanje napona

Ravno stanje naprezanja

Granini uslovi



102/237


Ravno stanje napona Ravno stanje naprezanja

Osnovni pojmovi

Eksperimentalne metodeIzraunati pomouformule za savijanje za



103/237


formule za savijanje zanajmanji presjek

Stvarni rasporednapona

Stvarni rasporednapona za presjeksa ljebom

Izohomatske linije pokazuju stalnenaponeske razlike, pa se na osnovu

njihovog broja i gustine odre uje faktorkoncentracije napona.

Osnovni pojmovi

Numerike metode raunarske simulacije



104/237


Osnovni pojmovi

Numerike metode raunarske simulacije



105/237


Oblici i koncentracija napona

Oblici sa stepenastim prelazima3

r



106/237


0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

r/d

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

k

1.20

1.30

1.50

1.10

1.15

1.02

D/d= 2.0

1.05

1.01

1.07

D

r

F F


Formula za k za okrugli tap izloen uvijanju ili savijanju



107/237


Primjer


Ako je aksijalna sila koja djeluje na tap sa stepenastim prelazom jednaka F=300 kN, izraunatinajvee napone za sluajeve A i B sa podacima datim na slici



108/237


najvee napone za sluajeve A i B sa podacima datim na slici.

Oblici i koncentracija naponaKoncentracija napona


109/237


0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

r/d

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

3

k

1.20

1.30

1.50

1.10

1.15

1.02

D/d= 2.0

1.05

1.01

1.07

d D

r

F F


Neuberova formula za nelinearne materijale

U slu ajevima kada optere enje prelazi vrijednosti pri kojima maksimalan napon na



110/237


mjestu koncentracije napona prelazi granicu elasti nosti, raspodjela napona se mijenja idruga ija je od one u granicama elasti nosti.

Efektivni faktor koncentracije napona Efektivni faktor koncentracije naprezanja

Faktor koncentracije napona ( Neuberova formula)

ili


Primjer - Neuberova formula za nelinearne materijale

Vratilo na slici 1. izloeno je savijanju . Ako je moment savijanja 500 Nm, i D = 50 mm,h = 9 mm,3 d di i k i l j k A A K i j d ji



111/237


r = 3 mm, odrediti maksimalan napon u presjeku A-A. Kriva napon-naprezanje, sa odgovarajuim podacima data je na slici 2.

0

50

100150

200

250

300

350

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005

Naprezanje

N a p o n ,

M P a

290289287285282279276272267263252235200150100500

4003753503253002752502252001751501251007550250

d D

r

M s M s

3


500 Nm, D = 50 mm,h = 9 mm,r = 3 mmd=50 29 =32 mm



112/237


0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

r/d

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

k

1.10

1.20

1.50

2.0

1.05

1.02

D/d= 6

1.03

1.01

3.0

d D

r

M s M s

r/d=3/32=0.093D/d=50/32=1.5625

k = 1.75


k = 1.75



113/237




114/237


1,161,081,000,930,850,770,690,610,530,460,380,290,200,110,050,010,00

290289287285282279276272267263252235200150100500


Oblici sa spoljanjim ljebovima

3

r



115/237


0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

r/d

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

k

1.20

1.30

1.50

1.10

1.15

1.02

D/d=

1.05

1.01

1.07

2.0

1.03

d D

r

F F


Oblici sa spoljanjim ljebovima



116/237




117/237


ljeb za Zenerov prsten

Urez sa nagunutim stranama

Primjer


Vratilo na slici je izloeno momentu savijanja M1, u presjeku i M2=1.1M1 u presjeku II. Na inajve e stvarne napone u zadatim presjecima, ako je dato: M1= kN, I = 10 mm, II = 8 mm.



118/237


Na i stepen sigurnosti u oba presjeka, ako je vratilo izloeno naizmjeni nom savijanju i jednosmjerno promjenljivom momentu uvijanja sa Tmax=1000 Nm.


I = 10 mm, II = 8 mm.


119/237


0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

r/d

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

3

k

1.20

1.50

1.12

1.02

D/d=

1.05

1.01

1.07

1.03

d D

r

M s M s

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

r/d

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

3

k

1.10

1.20

1.50

2.0

1.05

1.02

D/d= 6

1.03

1.01

3.0

d D

r

M s M s


Oblici sa otvorima

3h



120/237


0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

d/B

2

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

2.9

k

d

B F F

h



121/237



Ostali oblici



122/237




123/237




124/237



a)



125/237


b) c)

d)

Viestruka koncentracija naponaKoncentracija napona


126/237




127/237




128/237




129/237


Redukcija koncentracije napona

Analogija teenja



130/237



Uzljebljena ploa ili vratilo



131/237


Koncentracije napona

Vei radijus

Dodatni ljebovi


Dodatni ljebovi i njihov oblik



132/237



Ploa ili vratilo sa stepenastim prelazom



133/237




ljeb za klin vratilo izloeno uvijanju



134/237



Izbuiti rupe sa obje strane ljeba

Redukcija koncentracije naponaKoncentracija napona


135/237


a) Samo radijus r

b) Dodatni ljeb c) Dodatni prsten

d) Dodatni (dublji) prsten e) Rastereujui prsten

f) Rastereujui prsten

Redukcija koncentracije naponaKoncentracija napona


136/237


Hipoteze o razaranju materijalaNapon i naprezanje

Tenzor napona Tenzor naprezanja


137/237


Napon i naprezanje

Glavni naponi

Hipoteze o razaranju materijala


138/237



139/237

Napon i naprezanje

Glavni normalni naponi 2D slu aj

(*)



140/237


Napon i naprezanje

Mohrov krug

Rjeenje jednaine (*) Grafika (2D i 3D) reprezentacija naponskog stanja u taki

P j ik g j j

(*)



141/237


Provjera numerikog rjeenja

Poznato - x, y, x,y

xy

x,y

x,y 2

1

12

2

3

13

23

Napon i naprezanje

jednoosno zatezanje

isto smicanje (uvijanje)

Mohrov krug



142/237


1

12

2

3 x

13

1

13

3

12

2

23

Teorije o razaranju pri stati kim uslovima

Mjera duktilnosti tendencija materijala da se znatno deformie prije loma-otkaza usvaja

se da je materijal duktilan ako se prije loma deformie vie od 5% (veina metala sedeformiu vie od 10%)

Krtost odsustvo znatne deformacije prije loma-otkaza



143/237


ta je otkaz?

Dio se deformie i vie ne moe da ispunjava funkciju

Dio pukne

duktilan krt


144/237


Hipoteza deformacionog rada (von Mises-Hencky )

Ukupna energija naprezanja



145/237



Hidrostatiko optereenje

x = y = z = const Mohrov krug je taka, sa tangencijalnim naponima jednakim nuli



146/237


Komponente energije naprezanja

g j , g j p j

Ogromne koliine energije naprezanja se mogu predati materijalu pod hidrostatikim optereenjem nema promjene oblika!!!

usljed deformacionog rada (tangencijalni naponi) mijenja se oblik

usljed hidrostatikog optereenja (normalni naponi) mijenja se zapremina


147/237


Energija deformacije



148/237


3D sluaj

2D sluaj

Teorije o razaranju pri stati kim uslovimaHipoteze o razaranju materijala


149/237


2D elipsa teorije deformacionog rada



150/237


3D podru je otkaza teorije deformacionog rada



151/237


3D podru je otkaza teorije deformacionog rada


152/237


Von Misesov ekvivalentni napon



153/237



isto smicanje

13



154/237


Eksperimenti i teorija deformacionog rada pokazuju da otkaz duktilnih materijalaizloenih stati kom optere enju nastaje usljed tangencijalnih napona, pa teorijapredstavlja najbolju hipotezu u predvi anju otkaza duktilnih materijala izloenihstati kom optere enju, a koji imaju podjednake vrsto e na pritisak i zatezanje.

13

12

2

23


155/237


156/237



157/237


3D podru je otkaza za teoriju najveeg tangencijalnog napona


Teorija maksimalnog normalnog napona

Otkaz se deava kada maksimalan normalni napon pre e neko ograni enje (naponte enja ili vrsto u)



158/237


Teorija najveeg normalnog napona (netana zaduktilne materijale u 2. i 3. kvadrantu)

Nesigurna teorija za duktilnematerijale


Poreenje eksperimentalnih podataka i hipoteza o razaranju



159/237


Eksperimentalni podaci za testove na zatezanje za tri hipoteze razaranja

I hipoteza deformacionog rada imaksimalnog tangencijalnog napona suprihvatljive u slu aju stati kogoptere enja duktilnih, homogenih,izotropskih materijala, ije vrsto e nazatezanje i pritisak imaju jednakuvrijednost


160/237

Coulomb-Mohrova teorija

Adaptacija hipoteze maksimalnog normalnog napona



161/237


Coulomb-Mohrova, modifikovana Mohrova i teorija najveih normalnih napona za nejednake materijale

ModifikovanaCoulomb-Mohrova teorija



162/237


Podaci za biaksialni test na sivom livu


163/237



164/237



Primjer 1

Odrediti stepen sigurnosti ipke na slici ako je:

1) ipka izraena od aluminijuma sa granicom teenja od2) ipka izraena od sivog liva sauz= 360 MPa ,uc= 1130 Mpa



165/237


Podaci:l= 150 mm,a= 200 mm,d = 40 mm, F= 4500 N

Mehanika loma - osnove



166/237


Koncentracija napona na rubu eliptike rupe u ploi


Teorija mehanike loma

Pretpostavlja prisustvo pukotine

U sluaju da je zona teenja oko vrha pukotine malena u odnosu na dimenzije,koristi se linearno-elastina mehanika (LEFM) pretpostavlja se da se maqteirjal



167/237


ponaa po Hookovom zakonu U sluaju da se javlja znatna plastina deformacija oko vrha pukotine, koriste se

komplikovaniji pristupi od LEFM

Vrste irenja pukotine

Tip I Tip II Tip III


Intenzitet napona, K



168/237




169/237


ravno stanje naprezanja

ravno stanje napona


Lomna ilavost, K C


Za K C < K razlikujemo:- stabilnu pukotinu(optereenje je statiko i okolina nekorozivna)

- spororastuu pukotinu(optereenje promjenljivo iokolina nekorozivna)


170/237


- brzorastuu pukotinu(okolina je nekorozivna)Za K C K pukotina se iri do loma (brzina irenja moe biti i nekoliko km/s)


Statiko optereenje(Pretpstavlja se da je materijal

homogen i izotropan)

Nai sile, momentesavijanja i uvijanja

Izraunati napone koji djeluju na svakielement, te glavne napone i najvei

tangencijalni napon

Izraunativon Misesovefektivni naponna osnovu

IzraunatiCoulomb-Mohrovefektivni napon na osnovu

duktilni krti


171/237


Nai poprene presjekekoji su najvie optereeni

Nai raspodjelu napona u

poprenim presjecima inai mjesta sa najveimnaponima

Nacrtati naponskeelemente za svaki presjek

od interesa, i napone unjima

glavnih napona glavnih napona

Izabrati materijal i izraunatifaktor sigurnosti uodnosu na

granicu te enja

Izabrati materijal i izraunatifaktor sigurnosti uodnosu na

zateznu vrsto u

Ukoliko je prisutna pukotina, izraunatiintenzitet napona i uporediti ga sa

lomnom ilavosti

Dijagram toka za stati ku analizu

Teorije o razaranju pri dinami kim uslovima (hipoteze o razaranju pri zamoru)

Mehanizmi otkaza pri zamoru


Otkazi pri zamoru uvijek po unju od pukotine (nastale u procesu proizvodnje ili cikli kogo vr avanja oko koncentracije napona) za dinami ki optere ene dijelove iznimno je vano da sedizajniraju kako bi se smanjile koncentracije napona.

k


172/237


- Nastajanje pukotine

- irenje pukotine

- Lom materijala

Faze otkaza pri zamoru

Teorije o razaranju pri dinami kim uslovima (hipoteze o razaranju pri zamoru)

Modeli otkaza usljed zamora

Reimi zamora


- Zamor sa malim brojem promjena (LCF), N < 103

- Zamor sa velikim brojem promjena (HCF), N >103


173/237


Teorija napona ( -N teorija)

Teorije o razaranju pri dinami kim uslovima (hipoteze o razaranju pri zamoru)Hipoteze o razaranju materijala

- Najstarija teorija sa primjenom na HCF- Najta nija za konstantne amplitude optere enja

- Teorija zasnovana na naponu, pa se trai dinami ka izdrljivost ispod koje treba da se

l ikli

i i


174/237


nalaze cikli ni naponi- Onemogu iti nastajanje pukotine

- Najmanje ta na od tri teorije, ali za neke materijale obezbje uje neograni en ivotnivijek

- Rotirajui ureaji

- Automatske proizvodne maine


- Usljed teenja u fazi nastajanja pukotine, teorija napona ne moe adekvatno modelirati ovu fazu

- Teorija naprezanja daje prilino tanu slikufaze nastajanja pukotine

- Moe razjasniti i kumulativnu tetu usljed varijacija ciklikih optereenja (npr. prekoraenjaoptereenja)

Teorija naprezanja ( -N teorija)


175/237


- Mogu se ukljuiti i efekti puzanja, pa je teorija bolja i za kombinacije dinamikih optereenja idjelovanja temperature

- Najee se primijenjuje za LCF probleme, tj. probleme sa konanim vijekom trajanja, gdje sulokalni naponi dovoljno veliki da izazovu teenje materijala

- Predstavlja najkomplikovaniji od tri modela, i zahtijeva numeriko rjeavanje

- Transportni ureaji (za servisiranje) iako niska optereenja mogu biti u HCF, ona vlisoka suobino u LCF reimu

LEFM teorija


- Teorija mehanike loma prua najbolji model za fazu irenja pukotine

- Metoda se koristi za LCF probleme, odnosno probleme sa konanim vijekom trajanja, gdje se znada su naponi dovoljno veliki da izazovu nastanak pukotina

Najkorisniji metod za predvianje preostalog vijeka trajanja napuknutih dijelova


176/237


- Najkorisniji metod za predvianje preostalog vijeka trajanja napuknutih dijelova- Najee se koristi zajedno sa nedestruktivnim metodama u periodikim pregledima

- Proraun se zasniva na tanim veliinama faktora i poetne veliine pukotinea


Dinami ka optere enja rotiraju i ure aji

max

a

max

min

a

sr = a

max

min

a

sr


177/237


t

min

sr =0

t t

a) Naizmjenino (eng. fully reversed ) b) poetno istosmjerno (eng.repeated ) c) istosmjerno (eng. fluctuating )


Dinami ka optere enja opti slu aj


178/237



a

Dinami ka optere enja utjecaj srednjeg napona

Naizmjenino

( sr =0)

Istosmjerno

( sr 0)


179/237


N10 3 108

sr pritisak sr = 0 sr zatezanje Kategorija IVKategorija III

Kategorija IIKategorija I

( 0) ( 0)

Jednoosni naponi

Vieosni naponi

Utjecaj srednjeg napona Kategorije dizajniranja


180/237

a N

prema ReH

E F

D

C

Y Z

X linija optere enja Q

a

a N

prema ReH

E F

D

C

Y Z

X linija optere enja

P

a


Dinami ka optere enja linije otkaza


181/237


sr ReH RmO

X sr sr ReH Rm

O X

sr

a

sr ReH Rm

N prema ReH

O

E F

D

C

Y Z

X linija optere enja

R

a

sr sr ReH Rm

N prema ReH

O

E F

D

C

Y Z

X

linija optere enja

S

S'

a

sr

a) a=const, sr const b) a const, sr =const

a) a / sr =const b) a const, sr const

Povrinska ote enjaHipoteze o razaranju materijala

Vrste habanja.

- Adhezivno usljed kontakta povrina materijali tee da prodru jedan u drugi usljed privanih silaizmeu atoma na povrini dva materijala (eng.adhere ). Kada materijal prodre u drugi dolazi dotroenja. Pojam (ne)kompatibilnosti materijala u kontaktu.

- Abrazivno nastaje usljed klizanja tvrdog i grubog materijala po mekanom, ili usljed tvrdihestica koje se nalaze izmeu dvije povrine koje klize jedna u odnosu na drugu, priemu je barjedna mekanija odestica. Abrazija je proces otklanjanja materijala priemu dolazi do gubitka


182/237


jedna mekanija odestica. Abrazija je proces otklanjanja materijala priemu dolazi do gubitkamase na povrini.

- Erozivno -

- Korozivno dolazi do mehanikog diskontinuiteta povrinskog sloja usljed klizanja ili kotrljanjadva tijela; kontakt prekida oksidni (ili neki drugi) filmime se novi materijal izlae koroziji

- Povrinski zamor deava se kada su dvije povrine u kontaktu uistom kotrljanju (ili sa malimueem klizanja). Naponi usljed kontakta.

Dizajniranje zavarenih spojeva IMP, 157-169 str.; Vitas II, 79-93, 113-114Osnovni pojmovi, oblici, vrste zavarenih spojeva

Zavarivanje proces (nerastavljivog) spajanja dva ili vie metala (ili drugih meterijala), topei oba materijala.

Najee se koristi za izradu konstrukcija od standardnih profila i limova, kao :

Nosei elementi konstrukcije (stubovi, grede, reetke)

Dijelovi od lima (sudovi pod pritiskom, rezervoari, cjevovodi)


183/237


j ( p p , , j ) Zavareni elementi maina (postolja maina, oslonci, tijela obrtnih dijelova)

Postupci zavarivanja se dijele na :

Zavarivanje topljenjem topljenjem materijala na mjestu spoja uz dodavanje dodatnogmaterijala ili bez njega (gasno zavarivanje, elektroluno zavarivanje, zavarivanje pod troskom,zavarivanjem laserom, ...)

Zavarivanje pritiskom ostvaruje se omekavanjem materijala na mjestu spoja i djejstvom pritiska ili udarca (elektrootporno zavarivanje, zavarivanje trenjem, zavarivanje ultrazvukom, ...)

Osnovni pojmovi, oblici, vrste zavarenih spojeva

Elementi zavarenog spoja

zavar

osnovni materijal

Dizajniranje zavarenih spojeva


184/237


av

zavareni spoj

Zavareni spoj spojeni dijelovi zajedno sa nanesenim materijalom

av nanijeti materijal

Zavar jedan sloj nanesenog materijala


185/237

Naponsko stanje u zavarenom spoju

z zdoz z

F A

=

Uproteni proraun naponskog stanja zavarenog spoja

F

F



186/237


2

z z

z

A L

L L

=

=

LF F

Stvarni raspored napona u zavarenom spoju

1-121

2-2

Naponsko stanje u zavarenom spojuDizajniranje zavarenih spojeva


187/237


21


Nominalni naponi u zavarenom spoju

F

FMx Mx a

z

z

F

AL

=

Su eoni spoj



188/237


L

F F

MyMy

2

2

2

6

6

z z

z

y x

z

x y

z

L

L L

M

L a

M

aL

= =

=

=

Naponsko stanje u zavarenom spojuNaponsko stanje u zavarenom spoju


Ugaoni zavareni spoj kruni spoj

at2 2

4(1 ) z s

F F A d = =



189/237


F

M d

d

= d / d sd s = d +2a

3 4

3 4

( )

32

(1 )

16(1 )

s s

t t s

p s

M M

W d

T T W d

= =

= =



Ugaoni zavareni spoj kompleksan presjek

aF F



1

Documents

Masinski Elementi primeri