Darmowe narzędzie inżynieryjne
Właściwości stali i kalkulator dopuszczalnych naprężeń
Wybierz gatunek stali, aby wyświetlić właściwości mechaniczne. Oblicza dopuszczalne naprężenia ASME, granicę wytrzymałości zmęczeniowej i współczynniki bezpieczeństwa dla różnych typów obciążeń.
Właściwości i dopuszczalne naprężenia
Dopuszczalne naprężenie ASME
Zgodnie z normą ASME BPVC, sekcja VIII, dział 1, dopuszczalne naprężenie w temperaturze pokojowej wynosi:
W przypadku stali nierdzewnych austenitycznych (które cechują się znacznym umocnieniem przez obróbkę plastyczną) ASME stosuje Rm/2,4 zamiast Rm/3,5.
Granica wytrzymałości zmęczeniowej
W przypadku próbek stali bez karbów i polerowanej poddawanych obrotowemu zginaniu:
Rzeczywista wytrzymałość zmęczeniowa wymaga współczynników modyfikacji dla wykończenia powierzchni (ka), rozmiaru (kb), niezawodności (kc) itp.:
Współczynniki bezpieczeństwa według rodzaju obciążenia
| Typ obciążenia | Czynnik n | Naprężenie projektowe |
|---|---|---|
| Statyczne (granica plastyczności) | 1.5 | Rp0,2 / 1,5 |
| Statyczne (zerwanie) | 2,4–3,5 | Rm / 2,4 lub Rm / 3,5 |
| Pulsujące zmęczenie | 2.0 | Se / 2,0 |
| Całkowicie odwrócone zmęczenie | 2.5 | Se / 2,5 |
| Uderzenie / wstrząs | 3,0–5,0 | Rp0,2 / n |
Przykład praktyczny
Właściwości: Rp0,2 = 900 MPa, Rm = 1100 MPa
σ_allow (ASME) = min(900/1,5, 1100/3,5) = min(600, 314) = 314 MPa
Se = 0,5 × 1100 = 550 MPa (niezmodyfikowany)
Pulsujące zmęczenie: 550/2,0 = 275 MPa
⚠️ Uwaga: Podane właściwości są wartościami typowymi. Rzeczywiste właściwości zależą od obróbki cieplnej, rozmiaru przekroju i certyfikatu badania materiału. Do obliczeń projektowych należy zawsze stosować wartości certyfikowane.
σ_allow = min(Rp0.2/1.5, Rm/3.5) dla stali węglowych i stopowych. Dla austenitycznych stali nierdzewnych: min(Rp0.2/1.5, Rm/2.4), ponieważ ulegają one silnemu umocnieniu zgniotowemu. Decyduje mniejsza z wartości, co zabezpiecza zarówno przed uplastycznieniem, jak i zerwaniem.
Dla stali o Rm < 1400 MPa: Se ≈ 0,5 × Rm. Dla Rm ≥ 1400 MPa: Se ≈ 700 MPa (wartość ustala się ze względu na wpływ wtrąceń niemetalicznych). Są to wartości dla próbek polerowanych bez karbu — dla rzeczywistych części maszyn należy uwzględnić współczynniki korekcyjne.
Obciążenia statyczne: 1.5 względem granicy plastyczności. Zniszczenie doraźne: 2.4–3.5 względem UTS (Rm). Zmęczenie tętniące: 2.0 względem Se. Zmęczenie wahadłowe (obustronne): 2.5 względem Se. Obciążenia udarowe: 3.0–5.0 względem granicy plastyczności. Wyższe współczynniki stosuje się przy niepewnych obciążeniach lub w zastosowaniach krytycznych.
Naprężenie próbne (umowna granica plastyczności) przy wydłużeniu trwałym 0,2% — naprężenie wywołujące odkształcenie plastyczne równe 0,2%. Stanowi praktyczną granicę plastyczności w obliczeniach konstrukcyjnych, szczególnie dla materiałów niewykazujących wyraźnej granicy plastyczności (np. austenitycznych stali nierdzewnych).
W sposób zasadniczy. Ulepszanie cieplne (Q&T) podnosi wytrzymałość (wyższe Rp, Rm), ale obniża plastyczność (niższe wydłużenie A%). Normalizowanie zapewnia umiarkowane właściwości. Wyżarzanie daje minimalną twardość. W dokumentacji zawsze należy podawać stan obróbki cieplnej.
Procedury opisane na tej stronie zostały opracowane i przetestowane w warunkach terenowych przez zespół Vibromera przy użyciu urządzenia Balanset-1A, przenośnego dwukanałowego balansera i analizatora drgań do wyważania wirników na miejscu.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko jest inżynierem analizy wibracji oraz założycielem i prezesem firmy Vibromera. Od ponad 15 lat wyważa maszyny wirujące w terenie, a nie na stanowisku badawczym: mulczery, wentylatory przemysłowe, kruszarki, wirówki, wały i wrzeciona. To właśnie z tej pracy wyrosły przyrządy Balanset — zaprojektowano je jako narzędzie, które specjalista może zabrać do maszyny i obsłużyć samodzielnie, na miejscu, a nie jako sprzęt laboratoryjny. Vibromera powstała w 2017 roku, a od 2023 roku ma siedzibę w Porto w Portugalii. Tutaj odbywają się prace rozwojowe, montaż i wsparcie linii Balanset. Flagowym przyrządem jest Balanset-1A, przenośny analizator do wyważania w jednej i w dwóch płaszczyznach oraz do diagnostyki wibracji. Nikolai osobiście uczestniczy we wsparciu klientów, w rozwiązywaniu trudnych przypadków wyważania i w rozwoju oprogramowania. Pracuje z klientami na całym świecie, w każdym języku.
