Модели прочностной надежности

Модель - совокупность представлений, зависимостей, условий, ограничений, описывающих процесс или явление, способ отображения или описания реальности.

Надежность - свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в течение требуемого промежутка времени или времени эксплуатации.

Прочностная надежность - отсутствие отказов, связанных с разрушением или недопустимыми деформациями конструкции.

Основная характеристика надежности - вероятность безотказной работы. Вероятность

Вероятность отказа, разрушения -

Основным методом оценки прочностной надежности является определение запасов прочности - , где - критическая величина параметра, приводящего к отказу или разрушению; - наибольшее значение параметра, достигаемое при эксплуатации. Условие прочностной надежности:

Правильный выбор каждой модели определяет достоверность результатов.

1) Модели материалов

В зависимости от масштаба рассмотрения материалов выделяют:

· Физические модели материалов - уровень атомов и кристаллической решетки

· Инженерно-физические модели материалов - уровень зерна сплавов, волокон композитов, уровень углеродных компонентов, из которых состоит материал

· Инженерные модели материалов - уровень тел деталей, материал рассматривается как сплошное и однородное тело, при этом определяются свойства неоднородных элементов структуры предыдущей модели

В моделях прочностной надежности используют инженерные модели, материал рассматривается как сплошное однородное тело, что позволяет использовать методы математического анализа. В зависимости от свойств материала модель наделяют свойствами упругости, пластичности, ползучести и др.

Упругость - способность тела восстанавливать форму после снятия нагрузки.

Пластичность - свойство тела сохранять полностью или частично форму приобретенную под действием нагрузки (после нагрузки).

Ползучесть - свойство тела увеличивать деформацию (размеры) под действием нагрузки.

2) Модели формы

Описание конструкции тела с помощью стандартных элементов:

· Стержни

· Пластины

· Оболочки

· Пространственные тела

Описание формы реального тела стандартными элементами позволяет описать тело математическими выражениями или их совокупностью.

3) Модели нагружения

· Сосредоточенные силы

· Распределенные силы

· Объемные или массовые силы - действуют на все единицы массы

Посредством их описывают действия внешних сил. В зависимости от времени действия нагрузки разделяют на:

· Стационарные (постоянны по времени)

· Нестационарные (изменяются с течением времени)

Модели нагружения содержат схематизацию нагрузок: по величине распределения, времени действия, действию внешних полей и сред.

Действие внешней среды - действие окружающей среды, приводящие к изменению условий нагружения (процессы окисления, коррозии)

4) Модели разрушения

Это уравнения и условия, связывающие параметры работоспособности в момент разрушения с параметрами прочности. Основные модели разрушения:

· Статическое разрушение - происходит при достижении пределов прочности материалов при однократном или многократном (не более 100) приложении нагрузки

· Длительное статическое разрушение - исчерпание прочности материала при постоянной нагрузке вследствие протекания процессов ползучести

· Малоцикловое разрушение - исчерпание прочности материала под действием переменных нагрузок высокого уровня (100 - 10000 циклов нагружения)

· Многоцикловое разрушение - исчерпание прочности материала при действии переменных нагрузок низкого уровня (более 10000 циклов нагружения)

Конечной целью проектирования является работоспособная надежная конструкция.