Допускаемые напряжения
и механические свойства материалов

Для определения допускаемых напряжений в машиностроении применяют следующие основные методы.
1. Дифференцированный запас прочности находят как произведение ряда частных коэффициентов, учитывающих надежность материала, степень ответственности детали, точность расчетных формул и действующие силы и другие факторы, определяющие условия работы деталей.
2. Табличный — допускаемые напряжения принимают по нормам, систематизированным в виде таблиц
(табл. 1 — 7). Этот метод менее точен, но наиболее прост и удобен для практического пользования при проектировочных и проверочных прочностных расчетах.

В работе конструкторских бюро и при расчетах деталей машин применяются как дифференцированный, так и. табличный методы, а также их комбинация. В табл. 4 — 6 приведены допускаемые напряжения для нетиповых литых деталей, на которые не разработаны специальные методы расчета и соответствующие им допускаемые напряжения. Типовые детали (например, зубчатые и червячные колеса, шкивы) следует рассчитывать по методикам, приводимым в соответствующем разделе справочника или специальной литературе.

Приведенные допускаемые напряжения предназначены для приближенных расчетов только на основные нагрузки. Для более точных расчетов с учетом дополнительных нагрузок (например, динамических) табличные значения следует увеличивать на 20 — 30 %.

Допускаемые напряжения даны без учета концентрации напряжений и размеров детали, вычислены для стальных гладких полированных образцов диаметром 6-12 мм и для необработанных круглых чугунных отливок диаметром 30 мм. При определении наибольших напряжений в рассчитываемой детали нужно номинальные напряжения σ_ном и τ_ном умножать на коэффициент концентрации k_σ или k_τ:

1. Допускаемые напряжения*
для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии

Марка стали

Допускаемые напряжения **, МПа

при растяжении [σp]

при изгибе [σиз]

при кручении [τкр]

при срезе [τср]

при смятии [σсм]

I

II

III

I

II

III

I

II

III

I

II

III

I

II

Ст2 Ст3 Ст4 Ст5 Ст6

115 125 140 165 195

80 90 95 115 140

60 70 75 90 110

140 150 170 200 230

100 110 120 140 170

80 85 95 110 135

85 95 105 125 145

65 65 75 80 105

50 50 60 70 80

70 75 85 100 115

50 50 65 65 85

40 40 50 55 65

175 190 210 250 290

120 135 145 175 210

* Горский А.И.. Иванов-Емин Е. Б.. Кареновский А. И. Определение допускаемых напряжений при расчетах на прочность. НИИмаш, М., 1974.
** Римскими цифрами обозначен вид нагрузки: I — статическая; II — переменная, действующая от нуля до максимума, от максимума до нуля (пульсирующая); III — знакопеременная (симметричная).

2. Механические свойства и допускаемые напряжения
углеродистых качественных конструкционных сталей

3. Механические свойства и допускаемые напряжения
легированных конструкционных сталей

4. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из углеродистых и легированных сталей

5. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из серого чугуна

6. Механические свойства и допускаемые напряжения
для отливок из ковкого чугуна

7. Допускаемые напряжения для пластмассовых деталей

Для пластичных (незакаленных) сталей при статических напряжениях (I вид нагрузки) коэффициент концентрации не учитывают. Для однородных сталей (σ_в > 1300 МПа, а также в случае работы их при низких температурах) коэффициент концентрации, при наличии концентрации напряжения, вводят в расчет и при нагрузках I вида (k > 1). Для пластичных сталей при действии переменных нагрузок и при наличии концентрации напряжений эти напряжения необходимо учитывать.

Для чугунов в большинстве случаев коэффициент концентрации напряжений приближенно принимают равным единице при всех видах нагрузок (I — III). При расчетах на прочность для учета размеров детали приведенные табличные допускаемые напряжения для литых деталей следует умножать на коэффициент масштабного фактора, равный 1,4 . 5.

Приближенные эмпирические зависимости пределов выносливости для случаев нагружения с симметричным циклом:

Механические свойства и допускаемые напряжения антифрикционного чугуна:
— предел прочности при изгибе 250 ÷ 300 МПа,
— допускаемые напряжения при изгибе: 95 МПа для I; 70 МПа — II: 45 МПа — III, где I. II, III — обозначения видов нагрузки, см. табл. 1.

Ориентировочные допускаемые напряжения для цветных металлов на растяжение и сжатие. МПа:
— 30. 110 — для меди;
— 60. 130 — латуни;
— 50. 110 — бронзы;
— 25. 70 — алюминия;
— 70. 140 — дюралюминия.

Источник

Сталь 40хн допускаемое напряжение

Для определения допускаемых напряжений в машиностроении применяют следующие основные методы.

1. Дифференцированный — запас прочности находят как произведение ряда частных коэффициентов, учитывающих надежность материала, степень ответственности детали, точность расчетных формул и действующие силы и другие факторы, определяющие условия работы деталей.

2. Табличный — допускаемые напряжения принимают по нормам, систематизированным в виде таблиц (табл. 1 — 4). Этот метод менее точен, но наиболее прост и удобен для практического пользования при проектировочных и проверочных прочностных расчетах.

В работе конструкторских бюро и при расчетах деталей машин на данном сайте применяются как дифференцированный, так и табличный методы, а также их комбинация.

Приведенные допускаемые напряжения предназначены для приближенных расчетов только на основные нагрузки. Для более точных расчетов с учетом дополнительных нагрузок (например, динамических) табличные значения следует увеличивать на 20 — 30 %.

Допускаемые напряжения даны без учета концентрации напряжений и размеров детали, вычислены для стальных гладких полированных образцов диаметром 6 — 12 мм и для необработанных круглых чугунных отливок диаметром 30 мм. При определении наибольших напряжений в рассчитываемой детали нужно номинальные напряжения σ ном и τ ном Умножать на коэффициент концентрации к σ или к τ.

Для пластичных (незакаленных) сталей при статических напряжениях (I вид нагрузки) коэффициент концентрации не учитывают. Для однородных сталей (σ_max > 1300 МПа, а также в случае работы их при низких температурах) коэффициент концентрации, при наличии концентрации напряжения, вводят в расчет и при нагрузках I вида (к > 1). Для пластичных сталей при действии переменных нагрузок и при наличии концентрации напряжений эти напряжения необходимо учитывать.

Для чугувов в большинстве случаев коэффициент концентрации напряжений приближенно принимают равным единице при всех видах нагрузок (I — III).

При расчетах на прочность для учета размеров детали приведенные табличные допускаемые напряжения для литых деталей следует умножать на коэффициент масштабного фактора, равный 1,4 . 5.

Приближенные эмпирические зависимости пределов выносливости для случаев нагружения с симметричным циклом:

Механические свойства и допускаемые напряжения антифрикционного чугуна:
предел прочности при изгибе 250 — 300 МПа;
допускаемые напряжения при изгибе: 95 МПа для I; 70 МПа — II; 45 МПа — III, где I, II, III — обозначение видов нагрузки.

Ориентировачные допускаемые напряжения для цветных металлов на растяжение и сжатие. МПа:
30. 110 — для меди;
60. 130 — для латуни;
50. 110 — для бронзы;
25. 70 — для алюминия;
70. 140 — для дюралиалюминия.

Римскими цыфрами обозначен вид нагрузки:
I — статическая;
II — переменная, действующая от нуля до максимума, от макесимуму до нуля (пульсирующая);
III — знакопеременная (симметричная).

** Термическая обработка:
О-отжиг;
Н-нормализация;
У-улучшение;
Ц-цементация;
ТВЧ-закалка с нагревом ТВЧ;
В-закалка с охлаждением в воде;
М-заклка с охлаждением в масле;
НВ — твердость по Бринелю.
Число после М, В, Н, или ТВЧ — среднее значение твердости по HRC

Допускаемые напряжения для углеродистых сталей
обыкновенного качества в горячекатанном состоянии*

для углеродистых сталей:
при изгибе	при растяжении или сжатии	при кручении
σ-1 = ( 0,4 — 0,46 ) σв ;	σ-1р = ( 0,65 — 0,75 ) σ-1;	τ-1 = ( 0,55 — 0,65 ) σ-1;
для легированных сталей:
при изгибе	при растяжении или сжатии	при кручении
σ-1 = ( 0,45 — 0,55 ) σв ;	σ-1р = ( 0,7 — 0,9 ) σ-1;	τ-1 = ( 0,5 — 0,65 ) σ-1;
для стального литья:
при изгибе	при растяжении или сжатии	при кручении
σ-1 = ( 0,35 — 0,45 ) σв ;	σ-1р = ( 0,65 — 0,75 ) σ-1;	τ-1 = ( 0,55 — 0,65 ) σ-1;

Марка стали	Допускаемые напряжения
	при растяжении [σp]			при изгибе [σиз]			при кручении [τкр]			при срезе [τкр]			при смятии [σсм]
	I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II
Ст2	115	80	60	140	100	80	85	65	50	70	50	40	175	120
Ст3	125	90	70	150	110	85	95	65	50	75	50	40	190	135
Ст4	140	95	75	170	120	95	105	75	60	85	65	50	210	145
Ст5	165	115	90	200	140	110	125	90	70	100	65	55	250	175
Ст6	195	140	110	230	170	135	145	105	80	115	85	65	290	210

Механические свойства и допускаемые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей

Марка стали	Термо-обработ-ка	Времен-ное сопротив-ление σв	Предел текучести σт	Предел выносливости			Допускаемые напряжения
				при растяжении [σ-1р]	при изгибе [σ-1]	при кручении [σ-1]	при растяжении [σp]			при изгибе [σиз]			при кручении [τкр]			при срезе [τкр]			при смятии [σсм]
		МПа					I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II
08	Н	330	200	120	150	90	110	80	60	130	95	75	80	60	45	60	45	35	165	120
10	Н Ц-В59	340 400	210 250	125 145	155 180	95 110	110 130	80 90	60 70	145 155	100 150	75 90	80 100	60 65	45 55	65 70	45 50	35 40	165 195	120 135
15	Н Ц-В59	380 450	230 250	135 160	170 200	100 120	125 145	85 50	65 80	150 170	110 125	85 100	95 110	65 80	50 60	75 85	50 60	40 45	185 210	125 175
20	Н Ц-В59	420 500	250 300	150 180	190 225	115 135	140 165	115 115	95 90	170 200	120 140	95 110	105 125	70 75	55 55	85 100	60 60	45 45	210 240	175 175
25	Н Ц-В58	460 550	280 350	170 200	210 250	125 155	150 180	110 130	85 100	180 210	130 160	105 125	110 135	80 95	60 75	90 110	65 80	50 60	220 270	165 195
30	Н У	500 600	300 350	180 215	225 270	135 160	165 200	115 140	90 105	200 240	140 175	110 135	125 150	90 105	70 80	100 120	65 85	55 65	240 300	175 210
35	Н У В35	540 650 1000	320 380 650	190 230 360	240 290 450	145 175 270	180 210 330	125 150 230	95 115 180	210 260 400	155 185 290	120 145 220	135 160 250	90 110 165	70 85 135	110 130 200	75 90 140	55 70 110	270 320 500	190 220 350
40	Н У В35	580 700 1000	340 400 650	210 250 360	260 315 450	155 190 270	190 230 340	130 160 230	105 125 180	230 270 400	165 200 290	130 155 220	140 170 250	100 120 175	75 95 135	115 140 200	80 100 140	60 80 110	280 340 500	200 240 350
45	Н У М35 В42 В48 ТВЧ56	610 750 900 1000 1200 750	360 450 650 700 950 450	220 270 325 325 430 270	275 345 405 405 540 340	165 205 245 245 325 205	200 240 300 300 400 240	140 170 210 210 280 170	110 135 160 160 210 135	240 290 360 360 480 290	175 215 260 260 340 210	135 170 200 200 270 170	150 185 230 230 300 185	105 130 165 160 210 130	80 100 120 120 160 100	125 145 185 185 240 145	85 105 125 125 170 105	65 80 95 95 130 80	300 360 450 450 600 360	210 260 310 310 420 260
50	Н У	640 900	380 700	230 325	290 405	175 245	210 300	140 210	115 160	250 360	185 260	145 200	160 230	110 180	85 105	125 185	85 125	65 95	310 450	220 310

Механические свойства и допускаемые напряжения легированных конструкционных сталей

Марка стали	ГОСТ	Термо-обработ-ка	Времен-ное сопротив-ление σв	Предел текучести σт	Предел выносливости			Допускаемые напряжения
					при растяжении [σ-1р]	при изгибе [σ-1]	при кручении [σ-1]	при растяжении [σp]			при изгибе [σиз]			при кручении [τкр]			при срезе [τкр]			при смятии [σсм]
			МПа					I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II
10Г2	4543-71	Н	430	250	175	220	125	140	110	90	170	135	110	105	75	60	85	65	50	210	165
09Г2С	19281-89	—	500	350	190	240	140	170	120	95	200	150	120	125	90	70	100	70	55	250	180
10ХСНД		—	540	400	215	270	155	185	140	110	220	160	135	140	100	80	100	80	65	280	210
20Х	4543-71	Н У УМ59	600 700 850	300 500 630	210 280 340	260 350 420	150 200 240	190 240 290	135 175 210	105 140 170	230 290 350	165 220 145	130 175 210	140 180 220	100 130 155	75 100 120	115 145 175	85 105 125	60 80 95	280 360 430	200 260 320
40Х		Н У М59 М48	630 800 1100 1300	330 650 900 1100	250 320 440 520	310 400 550 650	180 230 320 380	200 270 380 440	155 200 280 330	125 160 220 260	240 320 450 530	190 250 340 410	155 200 270 320	150 200 280 330	115 150 200 240	90 115 160 190	120 160 230 270	95 115 165 195	75 90 130 150	300 400 560 670	230 300 420 490
45Х		Н У М48	650 950 1400	350 750 1200	260 380 560	320 470 700	185 270 400	210 320 480	160 240 350	130 190 280	250 380 570	195 290 430	160 230 350	155 240 360	115 175 260	90 135 200	125 190 290	95 135 200	75 105 160	310 480 720	240 360 520
50Х		Н М48	650 1500	350 1300	260 600	325 750	185 430	210 500	160 370	130 300	250 600	200 460	160 370	160 370	120 270	90 210	125 300	90 220	70 170	360 750	240 550
35Г2		Н В, НВ249	630 800	370 650	250 320	315 400	180 230	200 270	155 200	125 160	240 320	190 250	160 200	150 200	115 145	90 115	120 160	95 115	75 90	330 400	230 300
40Г2		Н М, НВ331	670 1120	390 950	270 540	335 660	195 380	220 380	170 310	135 270	260 460	210 380	170 330	165 290	120 230	95 190	130 230	95 180	75 150	330 580	250 460
33ХС		Н М	600 900	300 700	210 360	260 450	150 260	190 300	135 220	105 180	230 360	165 280	130 220	140 230	100 165	75 130	115 180	65 135	60 105	280 450	200 330
38ХС		У	950	750	370	470	280	320	230	185	390	290	230	240	175	140	190	140	110	480	350
18ХГТ		Н Ц-М59	700 1000	430 800	280 400	350 500	200 290	230 330	175 250	140 200	270 400	210 310	175 250	170 250	125 185	100 145	140 200	100 145	80 115	340 490	260 380
30ХГТ		М43 Ц-М59	1250 1100	1050 800	500 440	620 550	360 320	430 370	310 270	250 220	510 440	390 340	310 270	320 280	230 200	180 160	260 220	185 160	140 125	640 550	460 410
20ХГНР		М40 М50	1300 1450	1200 1400	520 580	650 725	375 420	450 500	330 360	260 290	540 600	410 450	320 360	340 380	230 270	170 210	270 300	180 215	135 170	680 750	500 540
40ХФА		М30 М50	900 1600	750 1300	360 640	450 800	260 480	320 550	230 410	180 320	380 660	280 500	220 400	240 410	170 310	130 240	190 330	135 240	105 195	480 820	340 610
30ХМ		М	950	750	380	475	280	320	240	190	390	300	240	240	155	115	190	125	90	480	360
35ХМ		М НВ270 М50	1000 1600	850 1400	400 640	500 800	290 480	340 550	250 410	200 320	410 660	310 500	250 400	260 420	185 310	145 240	200 330	130 250	95 200	520 820	380 610
40ХН		Н М43	780 1200	460 1000	310 480	390 600	225 345	260 410	195 310	160 240	310 490	240 370	195 300	190 310	140 220	110 170	155 250	115 175	90 135	390 620	290 460
12ХН2		М Ц-М59	800 800	600 600	320 320	400 400	230 230	270 270	200 200	160 160	320 320	250 250	200 200	200 200	145 145	115 115	160 160	115 115	90 90	400 400	300 300
12ХН3А		У ТВЧ59	950 1000	700 850	380 400	470 500	270 300	320 340	240 260	190 200	380 410	280 310	230 250	240 250	175 190	140 150	190 200	140 150	110 120	480 510	300 380
20Х2Н4А		ТВЧ59 Ц-М59 М	680 1100 1300	450 850 1100	270 440 520	340 550 650	200 320 375	230 370 440	170 270 330	135 220 260	270 440 530	210 340 400	170 270 320	170 280 330	125 200 240	100 160 190	140 220 260	100 160 190	80 125 150	340 550 660	260 410 500
20ХГСА		М	800	650	320	400	230	270	200	160	330	250	200	200	145	115	160	115	90	410	300
30ХГС		О	600	360	240	300	170	200	150	120	240	185	150	150	110	85	120	90	70	300	220
30ХГСА		У М46	1100 1500	850 1300	440 600	550 750	320 430	370 510	270 380	220 300	440 620	340 470	270 380	280 390	200 270	160 210	220 310	160 220	125 170	550 760	410 570
50ХФА	14959-79	М М46	1300 1500	1100 1300	520 600	650 750	340 360	440 520	330 380	260 300	540 620	400 470	320 380	340 390	220 240	170 180	260 310	180 200	135 145	660 770	500 570
60С2		М НВ269	1300	1200	520	650	240	440	330	260	540	400	320	340	220	170	260	180	135	670	500
60С2А		М НВ269	1600	1400	640	800	465	550	400	320	660	500	400	410	300	230	330	240	185	820	600
ШХ15	801-78	О М62	600 2200	380 1700	240 460	300 660	180 330	200 740	150 350	120 230	240 890	180 480	150 330	150 550	110 250	90 165	120 440	90 200	75 130	300 1100	220 520

Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок из углеродистых и легированных сталей

Марка стали	ГОСТ	Термо-обработ-ка	Времен-ное сопротив-ление σв	Предел текучести σт	Предел выносливости			Допускаемые напряжения
					при растяжении [σ-1р]	при изгибе [σ-1]	при кручении [σ-1]	при растяжении [σp]			при изгибе [σиз]			при кручении [τкр]			при срезе [τкр]			при смятии [σсм]
			МПа					I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II
20Л	977-88	Н	412	216	120	170	100	90	63	48	110	84	68	63	50	40	50	40	32	135	95
25Л			441	235	125	180	110	95	65	50	115	90	72	65	52	44	52	42	35	145	105
30Л			471	225	135	190	115	100	70	53	120	93	76	70	55	46	55	44	36	150	110
35Л			491	275	140	200	120	110	74	56	130	100	80	75	60	48	60	47	38	165	120
45Л			540	314	155	220	130	125	84	63	150	110	88	87	65	52	70	53	42	190	125
50Л			569	334	170	240	145	140	92	68	170	125	96	100	74	58	75	55	43	210	150
20ГЛ			540	275	155	220	130	120	83	63	145	110	88	85	65	52	65	50	40	180	125
35ГЛ		Н В	540 589	294 343	155 170	220 240	130 145	120 140	83 92	63 68	145 170	105 125	88 96	85 100	65 74	52 58	65 75	50 55	40 43	180 210	125 150
330ГСЛ		Н В	589 638	343 392	170 180	240 260	145 155	140 160	92 100	68 72	170 190	125 135	96 105	100 110	74 79	58 62	75 88	55 64	43 50	210 240	150 155
40ХЛ		М	638	491	180	260	160	165	100	72	200	140	105	115	82	64	90	64	50	250	165
35ХГСЛ		Н В	589 785	343 589	170 225	240 320	145 190	140 200	92 125	68 90	170 240	125 170	96 130	100 140	74 98	58 76	75 110	55 78	43 60	210 300	150 200
35ХМЛ		Н	589	392	170	240	145	160	95	68	190	130	96	110	76	58	88	60	46	240	150

* Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя В 3 т. Т.1 — 8-е изд., перераб и доп. Под.оед. И.Н.Жестковой. — М.:Машиностроение, 2001.

Источник