ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ
ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ
Κατραμάνος Περικλής
Ανυφαντάκης Ελευθέριος

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Εισαγωγικά στοιχεία
Υπολογισμοί αντοχής
Ηλώσεις
Κοχλιοσυνδέσεις
Σφήνες
Άτρακτοι – άξονες
Έδρανα κύλισης
Οδοντώσεις
Ιμάντες
Αλυσίδες


ΕΡΓΑΣΙΑ


Επιδιωκόμενοι στόχοι:

Οι διδακτικοί στόχοι του κεφαλαίου αυτού είναι να μπορείτε:
Να αναφέρετε τα βασικά μεγέθη της Αντοχής Υλικών και τις μεταξύ τους σχέσεις, όπως εμφανίζονται στις καταπονήσεις των Στοιχείων Μηχανών και τους σχετικούς υπολογισμούς
Να χρησιμοποιείτε πίνακες για την εκτίμηση διάφορων στοιχείων, όπως χαρακτηριστικά υλικών, τυποποιημένες τιμές μεγεθών κ.λ.π.
Να κάνετε υπολογισμούς για απλές καταπονήσεις και να προσδιορίζετε τις βασικές διαστάσεις Στοιχείων Μηχανών.

Ρόλοι και κατανομή εργασιών :

Σε μία τάξη 20 ατόμων θα χωρίσουμε τα άτομα σε 4 ομάδεσ των πέντε ατόμων όπου η κάθε ομάδα θα πραγματοποιήσει ομαδική εργασία με θέμα :
ΟΜΑΔΑ 1 : Ο Εφελκυσμός
ΟΜΑΔΑ 2 : Η Θλίψη
ΟΜΑΔΑ 3 : Η Τμήση – Διάτμηση
ΟΜΑΔΑ 4 : Η Κάμψη

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

Θα ενημερωθείτε απο τις πληροφορίες που δίνονται και θα συμληρώσετε το πίνακα που ακολουθεί, Πίνακας 1.

Για τις σωστές επιλογές των στοιχείων μηχανών πρέπει να λαμβάνονται υπόψη πολλοί παράγοντες, σχετικοί με τις συνθήκες λειτουργίας τους, με βάση τους οποίους θα καθοριστούν ο τύπος, το υλικό και οι διαστάσεις τους.

Σε κάθε περίπτωση είναι απαραίτητο να ικανοποιούνται δύο πολύ βασικές αρχές:

Η επιλογή πρέπει να εξασφαλίζει ασφαλή λειτουργία.

Η κατασκευή πρέπει να είναι οικονομική

Η δεύτερη αρχή επιβάλλει την τυποποίηση, γιατί έτσι περιορίζεται το κατασκευαστικό κόστος των εξαρτημάτων και διευκολύνεται η εναλλαξιμότητά τους. Βέβαια, λόγω κόστους των υλικών, η οικονομική κατασκευή προϋποθέτει όσο το δυνατό μικρότερες διαστάσεις. Η ικανοποίηση όμως και της πρώτης αρχής οδηγεί στην ανάγκη υπολογισμών, ώστε οι διαστάσεις να είναι οι ελάχιστες εκείνες, που όμως εξασφαλίζουν ασφαλή λειτουργία.

Οι υπολογισμοί αυτοί είναι ουσιαστικά εφαρμογές της Αντοχής των Υλικών.

Προϋποθέτουν:

τη σωστή εκτίμηση της καταπόνησης που υφίσταται το εξάρτημα κατά τη λειτουργία του (ως προς το είδος και το μέγεθος).

τη γνώση των τεχνικών χαρακτηριστικών του υλικού.

Προσδιορισμός κύριας καταπόνησης
Συνηθισμένες καταπονήσεις είναι:
Ο Εφελκυσμός
Η Θλίψη
Η Τμήση – Διάτμηση
Η Κάμψη
Η Στρέψη
Υπάρχουν βέβαια και περιπτώσεις σύνθετης καταπόνησης, η αντιμετώπιση τους όμως είναι εκτός των ορίων των στόχων του μαθήματος της τάξης.

Στον εφελκυσμό, τη θλίψη και τη διάτμηση το αίτιο είναι η δύναμη.
Στην κάμψη και τη στρέψη το αίτιο είναι ροπή.

Στον εφελκυσμό, τη θλίψη και την κάμψη αναπτύσσονται κυρίως ορθές τάσεις (κάθετες στις διατομές).
Στη διάτμηση και τη στρέψη αναπτύσσονται κυρίως διατμητικές τάσεις (παράλληλες στις διατομές).
Χαρακτηριστικά του υλικού
Εδώ πρέπει να επισημανθεί ότι δε χρησιμοποιείται η οριακή αντοχή (τάση θραύσης των υλικών) αλλά οι επιτρεπόμενες τιμές, που προκύπτουν με τη χρήση του συντελεστή ασφάλειας.

Η εκτίμηση του συντελεστή ασφάλειας είναι ένα σύνθετο ζήτημα και προϋποθέτει:
Εμπειρία, συμμόρφωση με τους υπάρχοντες κανονισμούς για διάφορες περιπτώσεις.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΑΝΤΟΧΗΣ

Γίνεται υπολογισμός της κρίσιμης διατομής, δηλαδή της διατομής που εμφανίζει το μεγαλύτερο κίνδυνο θραύσης ή ανεπίτρεπτης μόνιμης παραμόρφωσης, εξαιτίας μεγάλων φορτίων ή άλλων ειδικών κατά περίπτωση λόγων.
Αφού υπολογιστεί η ελάχιστη απαιτούμενη τιμή για την κρίσιμη διατομή, γίνεται η απαραίτητη τυποποίηση της, ώστε να διευκολύνεται η επιλογή από τους καταλόγους της παραγωγής και να εξασφαλίζεται κατά το δυνατό οικονομική λύση.
Σε πολλές περιπτώσεις γίνονται στη συνέχεια έλεγχοι αντοχής συνεργαζόμενων στοιχείων (π.χ. υπολογίζεται η διατομή του κοχλία και ελέγχεται η αντοχή του σπειρώματος του) ή για τυχόν υπερθέρμανση κινούμενων στοιχείων λόγω τριβής (π.χ. στροφέων) κ.λ.π.
Σε όλες τις περιπτώσεις οι σχέσεις έχουν μια ενιαία δομή:
Αίτιο καταπόνησης = (χαρ/κό διατομής) χ (χαρ/κό αντοχής υλικού)

Με βάση τα στοιχεία του πίνακα η βασική σχέση υπολογισμού για κάθε καταπόνηση παίρνει την εξής μορφή:
Εφελκυσμός- θλίψη : F = Α * σεπ

Τμήση - διάτμηση : Q = Α * τεπ

Κάμψη : Mb = Wb * σεπ

Στρέψη : Mt = Wt * τεπ

Στις μηχανολογικές εφαρμογές συνήθως είναι βολικό να χρησιμοποιούμε αντί για τις κανονικές μονάδες του S.I. τις εξής μονάδες του Τεχνικού Συστήματος:

Για τη δύναμη το daN (1 daN = 1 kp )

Για τη ροπή το daN * m (daN * m = 1 kp * m)

Για την επιφάνεια mm2 ή το cm2

Για την τάση το daN / cm2 ή το daN / mm2

Για τη ροπή αντίστασης το cm3 ή το mm3

ΑΞΙOΛΟΓΗΣΗ

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

•Με τη διαδικασία υαλοποίησης της παραπάνω εργασίας οι μαθητές θα είναι ικανοί γνωρίζουν βασικές έννοιες της Αντοχής Υλικών καθώς και να μπορούν να τις χρησιμοποιήσουν στην μετέπειτα καριέρα τους.
•Επιπλέον με τρόπο παρουσίασης της εργασίας μας οι μαθητές λειτουργούν σε ομάδες και αναπτύσσεται η ομαδικότητα και πρόσφορα.