Коэффициенты безопасности и прочность конструкций
Обсуждаются вопросы выбора значений коэффициентов безопасности элементов конструкций изделий машиностроения на этапе проектирования. Указаны основные методы установления значений коэффициентов безопасности: экспериментальный, экспертно-аналитический, вероятностно-статистический. Приведены рекомендуе...
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічної механіки НАН України і НКА України
2009
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5586 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Коэффициенты безопасности и прочность конструкций / В.В. Пилипенко, Е.С. Переверзев, В.М. Федоров // Техн. механика. — 2009. — № 1. — С. 89-98. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859986649855819776 |
|---|---|
| author | Пилипенко, В.В. Переверзев, Е.С. Федоров, В.М. |
| author_facet | Пилипенко, В.В. Переверзев, Е.С. Федоров, В.М. |
| citation_txt | Коэффициенты безопасности и прочность конструкций / В.В. Пилипенко, Е.С. Переверзев, В.М. Федоров // Техн. механика. — 2009. — № 1. — С. 89-98. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Обсуждаются вопросы выбора значений коэффициентов безопасности элементов конструкций изделий машиностроения на этапе проектирования. Указаны основные методы установления значений коэффициентов безопасности: экспериментальный, экспертно-аналитический, вероятностно-статистический. Приведены рекомендуемые значения коэффициентов безопасности конструкций изделий для различных отраслей техники.
Обговорюються питання вибору значень коефіцієнтів безпеки елементів конструкцій виробів машинобудування на етапі проектування. Вказані основні методи встановлення значень коефіцієнтів безпеки: експериментальний, експертно-аналітичний, ймовірносно-статистичний. Наведено рекомендовані значення коефіцієнтів безпеки конструкцій виробів для різних галузей техніки.
Problems for choosing values of safety factors of structural elements for mechanical engineering products at the design stage are discussed. The basic methods of determination of safety factors values are given: experimental, expert and analytical, probabilistic and statistic ones. Recommended values of safety factors of structural products for various branches of technical equipment are presented.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:28:55Z |
| format | Article |
| fulltext |
89
УДК 629.7
В. В. ПИЛИПЕНКО, Е. С. ПЕРЕВЕРЗЕВ, В. М. ФЕДОРОВ
КОЭФФИЦИЕНТЫ БЕЗОПАСНОСТИ И ПРОЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ
Обсуждаются вопросы выбора значений коэффициентов безопасности элементов конструкций изде-
лий машиностроения на этапе проектирования. Указаны основные методы установления значений коэф-
фициентов безопасности: экспериментальный, экспертно-аналитический, вероятностно-статистический.
Приведены рекомендуемые значения коэффициентов безопасности конструкций изделий для различных
отраслей техники.
Обговорюються питання вибору значень коефіцієнтів безпеки елементів конструкцій виробів маши-
нобудування на етапі проектування. Вказані основні методи встановлення значень коефіцієнтів безпеки:
експериментальний, експертно-аналітичний, ймовірносно-статистичний. Наведено рекомендовані значен-
ня коефіцієнтів безпеки конструкцій виробів для різних галузей техніки.
Problems for choosing values of safety factors of structural elements for mechanical engineering products at
the design stage are discussed. The basic methods of determination of safety factors values are given: experimen-
tal, expert and analytical, probabilistic and statistic ones. Recommended values of safety factors of structural
products for various branches of technical equipment are presented
При выполнении расчетов на прочность необходимо знать значения ко-
эффициентов безопасности для всех этапов эксплуатации. Коэффициент
безопасности вводится для компенсации допущений в определении нагрузок,
условий функционирования, неточности методов расчета на прочность и т.д.
Выбор численного значения коэффициента безопасности является наиболее
важным и ответственным моментом расчета на прочность любого элемента
изделия. При известном значении коэффициента безопасности расчетная на-
грузка определяется умножением эксплуатационной нагрузки на коэффици-
ент безопасности. От правильно выбранного значения коэффициента безо-
пасности зависит как прочность элемента конструкции, так и его весовое со-
вершенство. Поэтому выбору значений коэффициентов безопасности прида-
ется большое значение во всех отраслях техники. При выборе значений ко-
эффициентов безопасности необходимо учитывать особенности и условия
эксплуатации и изготовления реальной конструкции, поведение конструкции
под нагрузкой, характер разрушения отдельных элементов и конструкции в
целом; необходимо также знать основные физико-механические характери-
стики материалов, влияющие на конструктивную прочность.
Проектирование конструкции и экспериментальная отработка прочности
проводится не на эксплуатационные }Q , а на расчетные pQ нагрузки
}p fQQ = , (1)
где f – коэффициент безопасности.
Значения коэффициентов безопасности в зависимости от расчетных слу-
чаев и назначения конструкции могут изменяться в широких пределах.
Повышенные требования к весовому совершенству изделий приводят к
тому, что основу конструкций многих изделий машиностроения составляют
тонкостенные элементы − стержни, пластины, оболочки, которые позволяют
обеспечить необходимую прочность конструкции при жестких ограничениях
по массе. Понятие "прочность конструкций" включает в себя, как правило,
три направления:
– при действии внешних факторов конструкция и ее отдельные элементы
должны сохранять целостность и прочность;
В.В. Пилипенко Е.С. Переверзев, В.М. Федоров, 2009
Техн. механика. – 2009. – № 1.
90
– конструкция должна сохранять первоначальную форму при действии
сжимающих или сдвигающих усилий или при действии их комбинаций − не
должна терять устойчивость;
– перемещения конструкции в процессе эксплуатации не должны пре-
вышать заданных значений, т. е. конструкция должна быть достаточно жест-
кой.
Таким образом, целью прочностной отработки конструкций является
обеспечение их прочности, устойчивости и жесткости.
Отдельной задачей является определение амплитудно-частотных харак-
теристик (АЧХ) конструкций. Знание АЧХ позволяет определить режимы
колебаний, наиболее опасные с точки зрения усталостной прочности.
Весь комплекс работ, направленных на обеспечение прочности, можно
разбить на следующие основные этапы [1]:
– анализ режимов эксплуатации;
– определение расчетной схемы;
– выбор материалов;
– обоснование значений коэффициентов безопасности;
– расчет на прочность;
– экспериментальная отработка и проверка прочности;
– обеспечение прочности в серийном производстве.
Для большинства конструкций изделий машиностроения основными с
точки зрения отработки прочности являются следующие воздействия: сило-
вые факторы (силы, изгибающие моменты, внешнее и внутреннее давления),
вибрации, акустические факторы, нагрузки ударного типа, высокие и низкие
температуры. Силовые факторы и действия температуры, которые медленно
изменяются в процессе, эксплуатации относят к статическим нагрузкам; на-
гружение вибрациями, акустическими воздействиями и ударными факторами
– к динамическим нагрузкам. Особенностями нагружения многих современ-
ных конструкций являются комплексность и многофакторность воздействий:
одновременно действует несколько различного рода нагрузок, например си-
ловые факторы, нагрев, захоложивание, вибрации, акустика и т п.
Методология отработки прочности конструкций основывается на сле-
дующих принципах [2]:
− прочность конструкции экспериментально подтверждается на всех эта-
пах создания;
− проводятся автономные испытания отдельных элементов, что позволя-
ет избежать потери конструкции в целом, если не обеспечена прочность ка-
кого-то одного элемента;
− окончательное суждение о прочности конструкции выдается только
после испытаний натурных объектов.
Порядок и объем экспериментальной отработки должен обеспечить не-
обходимую прочность изделия. Конечной целью экспериментальной отра-
ботки является выдача заключения о прочности и анализ прочности конст-
рукции с целью снижения ее массы.
Для большинства конструкций прочностная отработка характеризуется
следующими основными этапами:
– проведение экспериментальных исследований по обоснованию выбора
расчетной схемы (модели) проектируемой конструкции;
91
– экспериментальное определение физико-механических характеристик
материалов;
– конструкторско-доводочные испытания;
– зачетные прочностные испытания;
– заводские испытания: контрольно-технологические и контрольно-
выборочные испытания.
На первом этапе устанавливается расчетная схема конструкции, опреде-
ляется комплекс физико-механических характеристик, которые влияют на
прочность рассматриваемой конструкции. Если изделие проектируется из
принципиально новых материалов, имеет новую конструктивную схему или
новые условия нагружения, то выбор математической модели должен обос-
новываться экспериментальными исследованиями.
Второй этап предусматривает экспериментальное определение комплек-
са физико-механических характеристик в условиях нагружения, максимально
приближенных к условиям эксплуатации. На этом этапе подтверждается
прочность силовых узлов элементов конструкций, которые отличаются суще-
ственной новизной и не отрабатывались ранее, правильность выбранных
конструкторских решений, этими испытаниями заканчивается этап проекти-
рования.
Отработка конструкций на прочность содержит следующие виды испы-
таний:
− статические испытания, имитирующие воздействия распределенного
давления (внешнего и внутреннего), сосредоточенных и распределенных сил,
изгибающих и крутящих моментов;
− виброиспытания, имитирующие нагружение вибрациями различной
частоты и интенсивности;
− ударные динамические испытания, имитирующие воздействие ударных
силовых и температурных нагрузок;
− акустические испытания, имитирующие воздействие на конструкцию
звуковой волны;
− комплексные испытания, имитирующие комплексное воздействие вы-
соких и криогенных температур, силовых и динамических факторов;
− специализированные испытания (испытания высокотеплонапряженных
узлов и т. д.).
Выбор значений коэффициентов безопасности является важным этапом
проектирования. При установлении их значений следует учитывать назначе-
ние конструкции; специфику ее работы; условия эксплуатации; требования,
обеспечивающие безопасность обслуживания. Чем больше коэффициент
безопасности, тем надежнее работа элемента. Однако увеличение запасов
сверх необходимой величины ведет к увеличению массы и элементов конст-
рукций.
При выборе значений коэффициентов безопасности учитывается сле-
дующее [1]:
– безопасность обслуживания: если разрушение конструкции представ-
ляет опасность для жизни обслуживающего персонала (грузоподъемные
средства, баллоны высокого давления и т. п.), то ее рассчитывают с повы-
шенным коэффициентом безопасности;
– анализ последствий, к которым приводит разрушение: так, например,
разрушение конструкции может привести к разрушению целого комплекса
92
сооружений, стоимость которых иногда в десятки раз превышает стоимость
изделия;
– срок работы изделия: для расчета конструкции с продолжительным
временем работы берутся повышенные коэффициенты безопасности;
– механические свойства материалов: при динамических нагрузках для
пластических материалов требуется меньший коэффициент безопасности,
чем для хрупких;
– точность определения нагрузок: чем точнее определены нагрузки, тем
больше оснований для расчета конструкции с меньшим значением коэффи-
циента безопасности;
– степень статической неопределенности: для многократно статически
неопределенной конструкции можно принять пониженное значение коэффи-
циента безопасности, так как разрушение отдельных элементов может не
привести к потере несущей способности всей системы;
– наличие экспериментальных данных о несущей способности аналогич-
ных конструкций;
– предполагаемый объем экспериментальной проверки: возможность
опытной отработки прочности позволяет принять более низкое значение ко-
эффициента безопасности;
– чувствительность конструкции к возможным дефектам изготовления:
для тонкостенных конструкций, работающих на устойчивость, к выбору ко-
эффициентов безопасности необходимо подходить с большей осторожно-
стью;
– способ изготовления: для литых деталей обычно принимают более вы-
сокие значения коэффициентов безопасности, чем для штампованных;
– технический уровень производства: для конструкций, изготовляемых в
условиях строгой технологической дисциплины, с высоким контролем каче-
ства, принимаются меньшие значения коэффициентов безопасности.
В различных отраслях машиностроения по-разному подходят к выбору
значений коэффициентов безопасности. В общем машиностроении принят
расчет по допускаемым напряжениям, которые определяются как некоторая
доля предела прочности. Кроме того, вводится коэффициент запаса по преде-
лу текучести. За допускаемые напряжения принимается наименьшее значе-
ние из этих двух величин. В авиастроении принят расчет по разрушающим
нагрузкам, которые равны эксплуатационной нагрузке, умноженной на ко-
эффициент безопасности.
Все методы выбора количественных значений коэффициентов безопас-
ности можно условно разделить на три группы:
– экспериментальные методы;
– экспертные методы;
– вероятностно-статистические методы.
В первом случае значения коэффициентов безопасности устанавливают-
ся опытным путем.
При экспертном определении значений коэффициентов безопасности
экспертами изучаются материалы по выбору коэффициентов безопасности
для аналогичных элементов конструкции. В этом случае возможны два под-
хода к установлению значений коэффициентов безопасности. При первом
подходе экспертами выставляется значение коэффициента безопасности для
рассматриваемого элемента после тщательного изучения соответствующих
93
материалов. Потребное значение коэффициента безопасности f определяет-
ся по формуле
niff
n
i
i
n
i
ii ,,, 11
11
==αα= ∑∑
==
, (2)
где if – значение коэффициента безопасности, установленное i -ым экспер-
том; iα – относительная значимость i -го эксперта; n – число экспертов.
В случае равнозначности всех экспертов
C
f
f
n
i
i∑
== 1 . (3)
При втором подходе
aff β= , (4)
где af – значение коэффициента безопасности для аналогичного элемента;
β – коэффициент соответствия.
Конкретное значение коэффициента β устанавливается на основе экс-
пертных методов. Процедура экспертного оценивания заключается в сле-
дующем. Группа экспертов изучает условия эксплуатации рассматриваемого
элемента и элемента-аналога. Каждый эксперт выставляет значение коэффи-
циента β . Усредненное значение коэффициента β
)
находится по формуле
∑∑
==
=αβα=β
n
i
i
n
i
ii
11
1,,
)
(5)
где iβ – значение коэффициента β , выставленное i -ым экспертом, ni ,1= .
В случае равнозначности всех экспертов
C
n
i
i∑
=
β
=β 1
)
. (6)
Значение коэффициента безопасности для рассматриваемого элемента
определяется как
=. ff β=
)
. (7)
Процедуры экспертного оценивания изложены в [3].
При вероятностно-статистическом подходе вероятность неразрушения
Р элемента конструкции определяется как
( )0>−= QRPP , (8)
где QR, – случайные величины несущей способности и нагрузок.
Вероятность (8) может быть найдена аналитическими методами и стати-
стическим моделированием. Аналитические зависимости наиболее просто
94
можно получить при нормальном распределении несущей способности и на-
грузки.
В этом случае вероятность неразрушения p находится как
( )hFP = , (9)
222
1
QR vv
h
+η
−η
= , (10)
где ( ) dx
x
hF
h
∫
∞−
−
π
=
22
1
2
exp – функция стандартного нормального рас-
пределения;
Q
R
M
M
=η – коэффициент запаса;
R
R
R
M
v
σ
= – коэффициент ва-
риации несущей способности;
Q
Q
Q
M
v
σ
= – коэффициент вариации эксплуа-
тационной нагрузки; QRQR MM σσ ,,, – математические ожидания и сред-
ние квадратические отклонения несущей способности и эксплуатационной
нагрузки.
Выражения (9), (10) получены в предположении, что несущая способ-
ность и нагрузка – независимые случайные величины.
Решив уравнение (10) относительно η , находим [4]
( )( )
22
2222
1
1111
R2!
Q2!R2!
vh
vhvh
−
−−−+
=η . (11)
Коэффициент η представляет собой отношение математических ожида-
ний несущей способности и нагрузки, в [5 – 7] этот коэффициент называется
коэффициентом безопасности. Как уже отмечалось, расчетную нагрузку по-
лучают умножением максимальной эксплуатационной нагрузки на коэффи-
циент безопасности f . Поэтому коэффициенты η и f имеют различный фи-
зический смысл. Заметим, что значения коэффициентов безопасности не по-
зволяют оценить вероятность неразрушения конструкции. Выражение же (11)
позволяет определить потребное значение коэффициента η в зависимости от
требуемого уровня вероятности неразрушения 2!p . При этом параметр 2!h
находится из выражения (9) при 2!pp = .
В [8] предпринята попытка обосновать зависимость между коэффициен-
тами f и η . На основе подхода, изложенного в [8], можно предложить сле-
дующее приближенное соотношение между этими коэффициентами
Q
R
k
k
f
ν+
ν+
η=
1
1
, (12)
где k − коэффициент, зависящий от уровня надежности, с которым опреде-
ляются наибольшие значения нагрузки и несущей способности.
95
Из выражения (12) следует, что при QR ν=ν , значения коэффициентов f
и η совпадают.
При произвольных законах распределения нагрузки и несущей способно-
сти получить аналитические выражения для определения вероятности нераз-
рушения не удается. Однако, оценить эту вероятность можно статистическим
моделированием. При обосновании коэффициентов безопасности на основе
статистического моделирования возможны два подхода. В первом случае мо-
делируются распределения несущей способности и нагрузки. При моделиро-
вании считаются известными математическое ожидание и среднее квадрати-
ческое отклонение рассматриваемых случайных величин. При этом несущая
способность и нагрузка могут описываться различными распределениями.
Это позволяет исследовать влияние видов законов распределения несущей
способности и нагрузки на коэффициент η . При статистическом моделиро-
вания по N реализациям несущей способности и нагрузки оценка вероятно-
сти неразрушения элемента конструкции находится как
N
m
P −=1
)
, (13)
где m – число реализаций, у которых RQ > .
Изменяя параметры распределений несущей способности и нагрузки, по-
лучаем различные значения вероятности неразрушения. Задавшись требуе-
мым значением вероятности неразрушения, находим потребное значение ко-
эффициента η по формуле
Q
R
)
)
=η , (14)
где QR
))
, – средние значения несущей способности и нагрузки, вычисленные
по N реализациям.
Моделируя различные законы распределения несущей способности и на-
грузки, выбираем те распределения, для которых при одинаковых значениях
математического ожидания и дисперсии достигается наименьшее значение
вероятности неразрушения.
При втором подходе на основе статистического моделирования можно
оценить значение коэффициента η , когда известны зависимости несущей
способности и нагрузок от соответствующих факторов.
Пусть имеются соотношения
( )kxxFR ...11= , (15)
( )ryyFQ ...12= , (16)
где 1F – оператор, который позволяет по значениям переменных kxx ...1 рас-
считать значение несущей способности R ; 2F – оператор, который позволя-
ет по значениям переменных ryy ...1 рассчитать значение нагрузки Q .
Задаваясь законами распределения переменных kxx ...1 и ryy ...1 и мо-
делируя их, по формулам (15), (16) находим N реализаций несущей способ-
ности и нагрузки. По формуле (13) вычисляем вероятность неразрушения
96
элемента конструкции. Заметим, что все случайные величины могут описы-
ваться различными законами распределения. Это позволяет выбрать распре-
деления случайных величин, для которых вероятность неразрушения прини-
мает наименьшее значение.
В заключение приведем рекомендуемые значения различных норматив-
ных коэффициентов, используемых для обеспечения прочности конструкций
в общем машиностроении, строительной технике, судостроении, автомо-
бильной промышленности, авиационной и ракетной технике.
В общем машиностроении для конструкций, работающих на прочность,
принимают следующие коэффициенты безопасности f и запасы n по преде-
лу текучести: 6231 ,, −=f ; 5111 ,, −=n – для пластичных материалов, у ко-
торых диаграмма растяжения (сжатия) имеет ярко выраженную площадку
текучести.
Большие значения коэффициенты f и n принимают при многократном
и продолжительном нагружении, меньшие – при кратковременном действии
нагрузок с малым числом их повторяемости.
В соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП) расчет-
ные нагрузки получаются умножением нормативных нагрузок на коэффици-
ент «перегрузки» n . Этот коэффициент эквивалентен коэффициенту безо-
пасности. Величина коэффициента зависит от вида и значений нормативных
нагрузок и изменяется в пределах 1,1 – 1,4. В частности, для нагрузок от соб-
ственного веса сооружения и от гидростатического давления этот коэффици-
ент принимается равным 1,1. Все нормативные нагрузки – климатические
(ветровая, снеговая, тепловая) и технологические (крановая и связанная с
установкой и передвижением грузов) – по уровню вероятности их реализации
разбиваются на три категории. К первой категории относятся основные
внешние воздействия, ко второй – дополнительные (не связанные с нормаль-
ной эксплуатацией сооружения), а к третьей категории – особые случайные
внешние воздействия, возникающие в исключительных случаях (имеющих
аварийный характер). Для учета совместного действия всех категорий внеш-
них нагрузок вводятся два специальных коэффициента: однородности k и
условий работы m . Поправочный коэффициент nonpn вычисляется как
mk
n
nnonp = . (17)
Коэффициент m учитывает особенности работы частей и элементов кон-
струкций и влияние таких факторов, как наличие концентраторов, возмож-
ность хрупкого разрушения и т. п. Обычно он принимается равным: 80,=m
для резервуаров, 90,=m для сжатых элементов, 8060 ,, −=m для элемен-
тов соединений.
Коэффициент однородности k учитывает неоднородность свойств кон-
струкций за счет изменчивости физико-механических характеристик мате-
риалов ее элементов в процессе их изготовления. Для сварных соединений он
берется равным 0,7 – 0,9 (в зависимости от качества сварки), для прокатной
стали 90850 ,, −=k и для отливок из углеродистой стали 750,=k . Заметим,
что коэффициент nonpn аналогичен коэффициенту безопасности f .
97
В автомобильной промышленности при проектировании несущих конст-
рукций транспортных агрегатов, условия нагружения которых значительно
сложнее, чем в строительных сооружениях, а экспериментальные возможно-
сти решения проблем их прочности шире, используется уже до десяти раз-
личных поправочных коэффициентов. Вводятся специальные коэффициенты
надежности (порядка 1,1 – 1,3), коэффициент ответственности (от 1 до 1,3), а
также коэффициент, учитывающий число экземпляров частей и деталей кон-
струкции, подвергнутым испытаниям в процессе экспериментальной отра-
ботки ее прочности. Если число экземпляров мало, то f = 1,1 – 1,15, если
велико, то коэффициент снижается до 1,05. Значения коэффициента f назна-
чаются (в зависимости от отношения пределов прочности "σ и текучести
материала 2σ ) в диапазоне от 1,2 до 2,5, а для хрупких материалов – от 2 до
6 (в зависимости от их ударной вязкости); в частности, для ковкого чугуна он
принимается равным 2, а для отбеленного – 6. При недостаточной достовер-
ности внешних силовых факторов и динамическом характере их приложения
коэффициент f повышается в 1,5 – 2 раза.
В судостроении в качестве нормативных берутся нагрузки, соответст-
вующие наиболее тяжелому возможному режиму эксплуатации. При этом
используются следующие поправочные коэффициенты: на погрешность оп-
ределения нагрузок (1,5 – 2), на погрешность применяемых математических
моделей (1,2 – 2) и на погрешность самих методов расчета (1,2 – 1,5). Разброс
несущей способности частей конструкции за счет случайного изменения фи-
зико-механических свойств материала учитывается дополнительным коэф-
фициентом f = 1,1 – 1.25. Используются также коэффициенты однородности
и условий работы, аналогичные тем, которые применяются в строительной
технике. Коэффициент f по допускаемым деформациям принимается рав-
ным 1,5 – 2. Кроме того, вводится и коэффициент на несовпадение частот
собственных и вынужденных колебаний элементов конструкции (порядка
1,25 – 1,3). Общий поправочный коэффициент, подобный коэффициенту
безопасности, может изменяться в диапазоне от 2 до 6.
Хотя применение системы поправочных коэффициентов позволяет кон-
кретизировать их физический смысл и лучше уяснить пути их снижения, в
авиационной технике (при еще более сложных условиях нагружения) пред-
почитают пользоваться преимущественно одним коэффициентом безопасно-
сти. При этом соответствующими нормами прочности (самолетов, вертоле-
тов) предусматривается обязательная экспериментальная оценка фактическо-
го уровня несущей способности конструкции в условиях силового и теплово-
го нагружения, идентичных расчетным.
Для летательных аппаратов значения коэффициентов безопасности для
квазистатических режимов нагружения изменяются в пределах от 1,2 до 2.
По требованиям норм прочности США, для летательных аппаратов самолет-
ного типа коэффициент безопасности берется равным 1,5 – 2,0 [9]. Для пило-
тируемых летательных аппаратов баллистического типа f = 1,4, а для непи-
лотируемых f = 1,25; в случае обслуживания на земле коэффициент безо-
пасности f повышается до 1,5. Для баллонов высокого давления при их за-
правке в присутствии людей обычно коэффициент безопасности 2≥f .
В [8] приведена таблица рекомендуемых значений коэффициентов безо-
пасности для ракетных конструкций. Значения коэффициентов безопасности
98
для основных конструктивных элементов изменяются от 1,3 до 2,25. а на
число циклов при транспортировке f = 4.
В общем случае при выполнении расчетов на прочность все нагрузки
можно условно разделить на статические, динамические и циклические. В
связи с такой классификацией нагрузок можно ввести три коэффициента
безопасности:
− статический коэффициент безопасности − “2f ;
− динамический коэффициент безопасности − д,…f ;
− коэффициент безопасности по циклической прочности − ц,*лf .
Статический коэффициент безопасности изменяется в пределах 1,3−1,5;
динамический коэффициент − в пределах 1,5−1,7; коэффициент безопасности
по циклической прочности: по напряжениям ц,*лf ≥ 2, по циклам ц,*лf ≥ 4.
Приведенные в статье соотношения и рекомендации могут быть исполь-
зованы при выборе значений коэффициентов безопасности конструктивных
элементов изделий машиностроения на этапе проектирования.
1. Лизин В. Т. Проектирование тонкостенных конструкций / Лизин В. Т., Пяткин В. А. – М. : Машино-
строение, 1976. – 408 с.
2. Грибанов В. Ф. Методы отработки ракетно-космических комплексов / Грибанов В. Ф. , Рембеза А. И. ,
Голиков А. И. – М. : Машиностроение, 1995. – 352 с.
3. Еремеев А. П. Экспертные модели и методы принятия решений / Еремеев А. П. – М. : МЭИ, 1995. –
110 с.
4. Переверзев Е. С. Надежность и испытания технических систем / Переверзев Е. С. – Киев : Наук. думка,
1990.– 328 с.
5. Макаревский А. И. Прочность самолета (методы нормирования расчетных условий прочности самоле-
та) / Макаревский А. И., Корчемкин Н. Н., Француз Т. А., Чижов В. М. / Под ред. акад.
А. И. Макаревского. – М. : Машиностроение, 1975. – 280 с.
6. Гладкий В. Ф. Прочность, вибрация и надежность конструкции летательного аппарата / Гладкий В. Ф. –
М. : Наука, 1975. – 456 с.
7. Гладкий В. Ф. Вероятностные методы проектирования конструкции летательного аппарата / Глад-
кий В. Ф. – М. : Наука, 1982. – 272 с.
8. Прочность ракетных конструкций / В. И Моссаковский, А. Г. Макаренков, П. И. Никитин и др.; Под
ред. В. И. Моссаковского. – М.: Высш. шк., 1990. – 359 с.
9. Балабух Л. И. Строительная механика ракет / Балабух Л. И., Алфутов Н. А., Усюкин В. И. – М. : Высш.
шк., 1984. – 391 с.
Ин-т технической механики Получено 23. 07.08,
НАН Украины и НКА Украины, в окончательном варианте 14.01.09
Днепропетровск
ГП “КБЮ “Южное”,
Днепропетровск
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-5586 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1561-9184 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:28:55Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут технічної механіки НАН України і НКА України |
| record_format | dspace |
| spelling | Пилипенко, В.В. Переверзев, Е.С. Федоров, В.М. 2010-01-26T16:05:13Z 2010-01-26T16:05:13Z 2009 Коэффициенты безопасности и прочность конструкций / В.В. Пилипенко, Е.С. Переверзев, В.М. Федоров // Техн. механика. — 2009. — № 1. — С. 89-98. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1561-9184 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5586 629.7 Обсуждаются вопросы выбора значений коэффициентов безопасности элементов конструкций изделий машиностроения на этапе проектирования. Указаны основные методы установления значений коэффициентов безопасности: экспериментальный, экспертно-аналитический, вероятностно-статистический. Приведены рекомендуемые значения коэффициентов безопасности конструкций изделий для различных отраслей техники. Обговорюються питання вибору значень коефіцієнтів безпеки елементів конструкцій виробів машинобудування на етапі проектування. Вказані основні методи встановлення значень коефіцієнтів безпеки: експериментальний, експертно-аналітичний, ймовірносно-статистичний. Наведено рекомендовані значення коефіцієнтів безпеки конструкцій виробів для різних галузей техніки. Problems for choosing values of safety factors of structural elements for mechanical engineering products at the design stage are discussed. The basic methods of determination of safety factors values are given: experimental, expert and analytical, probabilistic and statistic ones. Recommended values of safety factors of structural products for various branches of technical equipment are presented. ru Інститут технічної механіки НАН України і НКА України Коэффициенты безопасности и прочность конструкций Article published earlier |
| spellingShingle | Коэффициенты безопасности и прочность конструкций Пилипенко, В.В. Переверзев, Е.С. Федоров, В.М. |
| title | Коэффициенты безопасности и прочность конструкций |
| title_full | Коэффициенты безопасности и прочность конструкций |
| title_fullStr | Коэффициенты безопасности и прочность конструкций |
| title_full_unstemmed | Коэффициенты безопасности и прочность конструкций |
| title_short | Коэффициенты безопасности и прочность конструкций |
| title_sort | коэффициенты безопасности и прочность конструкций |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5586 |
| work_keys_str_mv | AT pilipenkovv koéfficientybezopasnostiipročnostʹkonstrukcii AT pereverzeves koéfficientybezopasnostiipročnostʹkonstrukcii AT fedorovvm koéfficientybezopasnostiipročnostʹkonstrukcii |