钢材安全系数与许用应力

许用应力和安全系数在前面我们已经研究了杆内的应力，通过以上几节我们又了解了材料的力学性能，在此基础上我们就可以讨论杆件的强度汁算问题。

先从杆的拉压(单向成力状态)时的强度问题开始研究。

由前面分析，已知杆在拉压时横截面上的应力为/N A σ=，此应力又称工作应力，它是杆件在工作时由载荷所引起的应力。

当杆件的尺寸已给定的情况下，它是随载荷的增大而增长的，但这种工作应力的增长将受到材料力学性能的限制。

如对塑性材料来讲，当杆内应力达到材料的屈服点s σ(或屈服强度0.2σ)时，杆内将发生明显的塑性变形；而对脆性材料来说，当杆件内的应力达到材料的强度极限b σ时，杆将发生破坏。

这些过度的塑性变形(将使另件不能正常工作)和破坏当然是工程上所不允许的。

因此，为了保证杆件在工作时不出现上述两种情况，就必须使杆内的最大正应力max σ低于材料达到此两种情况时的极限应力jxσ值（s σ或b σ），最多只能等于该材料极限应力值jx σ的若干分之一。

这种把材料的极限应力值jxσ除以某一大于1的系数n 而得到的应力值，通常就称为材料的许用应力值。

并用符号[]σ来表示，即[]0/n jx σσ=式中，jxσ为材料的极限应力。

在常温静荷时：对塑性材料jx sσσ=，；对脆性材料，jx bσσ=。

n 为规定的安全系数。

构件安全系数0n 的大小和一系列因素有关，例如和载荷估计的是否精确、材料的性质是否均匀及计算时所作的某些简化等等都有关。

凡构件实际的工作条件和设计时的主观设想不一致而偏于不安全的方面，都要通过安全系数来加以考虑；此外，为了保证构件有足够的强度储备，也要适当地加大安全系数。

尤其是对那些因破坏要造成严重后果的构件，更要加大其安全系数。

安全系数的确定不仅仅是个力学问题，故不赘述。

在一般强度计算中，通常对塑性材料可取0 1.5 2.0n =:；对脆性材可取0 1.5 2.0n =:，甚至更大。

材料的许用应力[]σ确定后，为了保持杆件在拉压时不致因强度不足而破坏，显然只需要杆内的最大工作应力max σ不超过材料在拉(压)时的许用应力[max σ]就可，即只需要满足下列条件：此条件即称为杆在拉(压)时的强度条件。

拉伸、剪切、挤压、扭转许用应力
规范类2009-11-26 10:00:50 阅读474 评论0 字号：大中小订阅
剪应力与抗拉强度关系
我们在设计的时候常常取许用剪切应力,在不同的情况下安全系数不同,许用剪切应力就不一样...校核各种许用应力常常与许用拉应力有联系,而许用材料的屈服强度(刚度)与各种应力的关系
一拉伸
钢材的屈服强度与许用拉伸应力的关系
[δ ]= δu/n n为安全系数
许用弯曲应力与拉应力的关系:
1 对于薄壁型钢一般采用轴向拉伸应力的许用值.
2 对于实心型钢可以略高一点,具体数值可参见有关规范..拉应力与材料的屈服强度有关,。

齿轮材料的许用应力与安全系数齿轮材料许用应力与安全系数不言而喻，如何选用材料许用应力，是齿轮强度设计的关键，安全系数取的太低往往带来使用安全风险，安全系数取的太高则必然造成材料和能源浪费。

上世纪尤其80年代之前一些钢种如45#、40Cr、Q235(A3)、Q345(16Mn) 的许用应力数据比较全，很多设计手册中都有，但齿轮材料(如20CrMnTi、20CrNi3、20CrNiMo、20CrNiMo等)的许用应力数据，往往在设计手册中是找不到的。

本文根据机械设计的基本原则和材料标准中强度数据，演算出齿轮材料弯曲许用应力、疲劳许用应力和接触许用应力数据，供齿轮设计人员参考使用。

一、许用应力选择依据1、许用弯曲应力—用于齿根强度计算根据设计手册，静载荷拉应力安全系数:低强度钢n=1.4-1.8;高强钢n=1.7-2.2;ss以屈服强度为基数。

齿轮材料屈服强度数据可从GB/T699-1999、GB/T1591-2008、GB/T3077-1999标准中选取。

受弯曲应力比拉应力状况会好一些，许用应力可以提高15-20%。

2、许用弯曲疲劳应力—用于齿根疲劳强度计算疲劳载荷安全系数:低强度钢n=1.5-1.8;高强钢n=1.8-2.5。

-1s弯曲疲劳强度极限σ=0.27(σ+σ)，σ和σ数据可从GB/T699-1999、-1sbsbGB/T1591-2008、GB/T3077-1999标准中选取。

3、许用接触应力—用于齿面接触强度计算许用接触应力不但与齿轮本身材料硬度有关，与其配对的齿轮硬度也有关联，下列数据是将齿轮副当同一材料看待。

齿轮硬度根据齿轮材料及其热处理方法来确定，多数数据可以从GB/T5216-2004标准选取。

许用应力数值是材料布式硬度的0.59-0.69，随着硬度提高，比例也增高。

二、常见齿轮材料许用应力屈服强度抗拉强度弯曲许用应力疲劳许用应力接触许用应力序号材料牌号热处理方法硬度HB Mpa Mpa MPa Mpa Mpa 1 Q235 正火 129 235 435 141 85 330 2 Q275 正火 141 275 475 164 92 359 3 Q345 正火 163 345 550 208 124 470 4 Q390 正火 169 390 570 226 135 511 5 45 调质 215 355 685 212 153 470 6 40MnB 调质 280 785 980 470 256 600 7 40Cr 调质 255 785 980 470 256 600 8 20CrMnTi 渗碳淬火回火 320 850 1080 510 280 745 9 20CrNi 渗碳淬火回火 232 590 785 354 199 620 10 20MnTiB 渗碳淬火回火 333 930 1130 558 299 745 11 20CrNi3 渗碳淬火回火 275 735 930 441 241 650 12 20CrMo 渗碳淬火回火 262 685 885 411 228 620 13 20CrNiMo 渗碳淬火回火 290 785 980 471 256 650 14 38CrMoAl 调质后渗氮 290 835 980 501 263 650 15 42CrMo 调质后渗氮319 930 1080 558 280 745 16 12Cr2Ni4 调质后渗氮 348 1030 1180 648 328 745三、使用注意事项1、本表数据与热处理方法紧密相关，包括淬火温度和回火温度。

q345e的许用应力Q345E是一种常见的低合金高强度结构钢。

它具有良好的延展性和可焊性，被广泛应用于桥梁、建筑、机械等领域。

在使用Q345E钢材时，必须考虑其许用应力，以确保结构的安全性和稳定性。

许用应力是指在特定工况下，材料所能承受的最大应力。

对于Q345E钢材来说，其许用应力取决于其屈服强度、断裂强度和安全系数等因素。

在设计中，工程师需要根据具体的要求和标准，合理选择许用应力的数值。

Q345E钢材的许用应力通常由以下几个方面来确定：1. 屈服强度：Q345E钢材的屈服强度是指在材料受到外力作用下，开始产生塑性变形的应力值。

通常情况下，屈服强度是设计中最常用的参数之一。

根据相关标准，Q345E钢材的屈服强度为345MPa。

2. 断裂强度：Q345E钢材的断裂强度是指在材料受到外力作用下，发生断裂的应力值。

断裂强度是材料抗拉强度的一种指标，也是设计中需要考虑的重要参数之一。

根据相关标准，Q345E钢材的断裂强度为470-630MPa。

3. 安全系数：安全系数是指在设计中为了考虑到各种因素的不确定性，而对许用应力进行修正的系数。

它是根据工程实践和经验确定的，通常为1.5-3。

安全系数的选择取决于结构的重要性、可靠性要求以及材料的可靠性等因素。

在实际应用中，Q345E钢材的许用应力需要根据具体的工程要求和设计规范进行确定。

针对不同的工况和结构，需要考虑到材料的强度、稳定性、可靠性等因素，合理选择许用应力的数值。

需要注意的是，在使用Q345E钢材时，除了许用应力外，还需要考虑到其他因素对结构的影响。

例如，在高温环境下，钢材的强度和稳定性可能会发生变化，需要根据实际情况进行修正。

此外，还需要考虑到结构的几何形状、荷载类型、荷载分布等因素，以确保结构的安全性和可靠性。

Q345E钢材的许用应力是设计中必须考虑的重要参数之一。

合理选择许用应力的数值，可以保证结构的安全性和稳定性。

在实际应用中，需要根据具体的工程要求和设计规范，综合考虑材料的强度、稳定性、可靠性等因素，以确保结构的安全性和可靠性。

各种许用应力与抗拉强度、屈服强度的关系我们在设计的时候常取许用剪切应力，在不同的情况下安全系数不同，许用剪切应力就不一样。

校核各种许用应力常常与许用拉应力有联系，而许用材料的屈服强度（刚度）与各种应力关系如下：<一> 许用（拉伸）应力钢材的许用拉应力[δ]与抗拉强度极限、屈服强度极限的关系：1.对于塑性材料[δ]=δs /n2.对于脆性材料[δ]= δb /nδb ---抗拉强度极限δs ---屈服强度极限n---安全系数注：脆性材料：如淬硬的工具钢、陶瓷等。

塑性材料：如低碳钢、非淬硬中炭钢、退火球墨铸铁、铜和铝等。

<二> 剪切许用剪应力与许用拉应力的关系：1.对于塑性材料[τ]=0.6-0.8[δ]2.对于脆性材料[τ]=0.8-1.0[δ]<三> 挤压许用挤压应力与许用拉应力的关系1.对于塑性材料[δj]=1.5-2.5[δ]2.对于脆性材料[δj]=0.9-1.5[δ]注：[δj]=1.7-2[δ]（部分教科书常用）<四> 扭转许用扭转应力与许用拉应力的关系：1.对于塑性材料[δn]=0.5-0.6[δ]2.对于脆性材料[δn]=0.8-1.0[δ]轴的扭转变形用每米长的扭转角来衡量。

对于一般传动可取[φ]=0.5°--1°/m；对于精密件，可取[φ]=0.25°-0.5°/m；对于要求不严格的轴，可取[φ]大于1°/m计算。

<五> 弯曲许用弯曲应力与许用拉应力的关系：1.对于薄壁型钢一般采取用轴向拉伸应力的许用值2.对于实心型钢可以略高一点，具体数值可参见有关规范。

钢板强度验算是钢结构设计中的重要环节，它直接关系到钢结构的安全性能。

本文将对25mm钢板的强度进行验算，以确保其在实际应用中能够满足设计要求。

一、钢板的强度参数1. 抗拉强度：钢材在拉力作用下所能承受的最大应力值，通常用σb表示。

对于25mm钢板，其抗拉强度一般在470-630MPa之间。

2. 屈服强度：钢材在拉力作用下开始产生塑性变形时的应力值，通常用σs表示。

对于25mm 钢板，其屈服强度一般在345-490MPa之间。

3. 延伸率：钢材在断裂前所能承受的最大变形量，通常用δ表示。

对于25mm钢板，其延伸率一般在28%-35%之间。

二、钢板强度验算方法1. 确定载荷类型：根据实际工程情况，确定钢板所承受的载荷类型，如静载荷、动载荷等。

2. 计算荷载：根据载荷类型和作用位置，计算钢板所承受的荷载大小。

3. 计算应力：根据荷载和钢板的几何尺寸，计算钢板在受力部位的应力值。

应力值应小于钢材的屈服强度，以保证钢板在受力过程中不会产生塑性变形。

4. 计算安全系数：为了确保钢结构的安全性能，通常需要对钢板的应力值进行安全系数折减。

安全系数的大小应根据工程的重要性、结构形式等因素综合考虑。

一般情况下，安全系数可取1.5-2.0。

5. 判断是否满足要求：将计算出的安全系数与钢材的屈服强度相乘，得到许用应力值。

如果实际应力值小于许用应力值，则说明钢板的强度满足设计要求；反之，则需要重新选择钢板或调整结构设计。

三、实例分析某钢结构工程中，需要使用25mm厚的钢板作为横梁，承受竖向载荷。

已知横梁的长度为6m，宽度为0.3m，高度为0.2m，载荷为10kN/m。

假设安全系数为1.5。

1. 计算荷载：根据载荷类型和作用位置，计算钢板所承受的荷载大小。

本例中，钢板所承受的荷载为10kN/m×6m=60kN。

2. 计算应力：根据荷载和钢板的几何尺寸，计算钢板在受力部位的应力值。

本例中，钢板在受力部位的应力值为60kN/(0.2m×0.3m)=1000MPa。