در این مقاله به صورت خلاصه در رابطه با نحوه استفاده از معیارهای مختلف طراحی استاتیکی مواد نرم (ترسکا، ون مایسز و کولمب مور) و معیارهای مختلف طراحی استاتیکی مواد ترد (مور اصلاح شده، تنش عمودی بیشینه و کولمب مور) از درس طراحی اجزای 1 مهندسی مکانیک توضیح داده می شود. برای طراحی قطعات تحت بارگذاری استاتیکی استفاده از این معیارها لازم است.
پیشنهاد ویژه سایت ایران مدرس: آموزش طراحی اجزا رشته مهندسی مکانیک - معیارهای طراحی استاتیکی به زبان ساده
پیش نیازهای استفاده از معیارهای طراحی استاتیکی: در درس طراحی اجزای 1 مهندسی مکانیک در رابطه با انواع معیارهای طراحی استاتیکی قطعات مختلف توضیح داده شده است. البته برای اینکه بتوان از این معیارهای طراحی استفاده کرد و کلا برای بحث طراحی مهندسی بلد بودن دروس دیگر هم مهم است. دانشجوی مهندسی مکانیک باید دروس پایه ای مانند ریاضی و فیزیک را خیلی خوب بلد باشد و در عین حال بر دروسی مانند استاتیک و مقاومت مصالح 1 و 2 هم مسلط باشد. به عنوان مثال برای طراحی یک شفت یا هر قطعه دیگری بارها و نیروهای وارد باید با استفاده از روابط استاتیک محاسبه شود. یا اگر مثلا هدف طراحی یا انتخاب یک یاتاقان باشد، باید نیروهای عکس العمل تکیه گاهی به درستی محاسبه شود و این محاسبات با درس استاتیک قابل انجام است. اگر مسئله نامعین استاتیکی باشد لازم است از مباحث تغییر شکل ها که در درس مقاومت مصالح ارائه می شود استفاده نمود. برای اینکه بتوان از هر معیار طراحی ای استفاده کرد محاسبه تنش ناشی از بارگذاری های مختلف کاملا لازم است. تنش ناشی از بارگذاری محوری، برشی، پیچشی، خمشی و بارگذاری ترکیبی مواردی است که باید به درستی محاسبه شود. این مباحث در درس مقاومت مصالح 1 مطرح می شود. ممکن است قطعه ای که قرار است طراحی شود تحت بار فشاری قرار گرفته باشد و باید از مبحث کمانش ستون ها در درس مقاومت مصالح 2 استفاده کرد. خلاصه اینکه برای طراحی درست یک قطعه از دیدگاه مهندسی مکانیک حتما لازم است دروس پایه ای هم پاس شده باشد و دانشجو بر آن دروس مسلط باشد.
برای مشاهده لیست کامل اساتید فعال در زمینه تدریس خصوصی طراحی اجزا بر روی عبارت اساتید تدریس خصوصی طراحی اجزا کلیک نمائید. مطالعه مقاله طراحی در مهندسی مکانیک و طراحی اجزای مکانیکی هم مفید است.
نحوه استفاده از معیارهای طراحی استاتیکی مواد نرم: در ادامه به صورت خلاصه در رابطه با نحوه استفاده از معیارهای طراحی استاتیکی مواد نرم و ترد درس طراحی اجزا 1 مهندسی مکانیک توضیح داده می شود. برای مواد نرم یا داکتیل باید از یکی از معیارهای ترسکا (تنش برشی ماکزیمم)، ون مایسز (انرژی اعوجاجی) و یا کولمب مور استفاده کرد. مواد نرم به برش حساس هستند و معمولا روی صفحات با تنش برشی ماکزیمم تسلیم می شوند. این مواد نقطه تسلیم مشخصی دارند و در طراحی مهندسی سعی می شود با در نظر گرفتن ضریب ایمنی خوبی تسلیم برای این قطعات اتفاق نیفتد. معمولا رفتار مواد نرم در کشش و فشار با یکدیگر مشابه است. یعنی تنش تسلیم کششی با تنش تسلیم فشاری این مواد برابر می باشد. برای بعضی از مواد نرم که رفتارشان در کشش و فشار یکسان نیست از معیار کولمب مور استفاده می شود. در حالتی که بخواهیم با در نظر گرفتن احتیاط بیشتر طراحی را انجام دهیم معیار ترسکا معیار خوب و مناسبی است. در نهایت، معیار ون مایسز دقیق ترین معیار است و از این معیار وقتی استفاده می شود که بخواهیم طراحی دقیقی را انجام دهیم و یا دلیل ناموفق بودن یک طرح قبلی را مورد بررسی قرار دهیم. این معیارها به صورت مفصل در مقالات دیگری که در همین سایت وجود دارد معرفی شده اند و روابط مربوط به آنها هم ارائه شده است. بنابراین می توان گفت که معیار ترسکا محافظه کارانه است و معیار انرژی اعوجاجی دقیق ترین معیار برای طراحی مواد نرم می باشد.
در رابطه با معیارهای طراحی مواد نرم مشاهده ویدیوهای زیر مفید است.
فیلم نمونه تدریس خصوصی طراحی اجزا 1 مهندسی مکانیک - معیارهای طراحی استاتیکی - معیار کولمب مور
فیلم نمونه تدریس طراحی اجزا 1 مهندسی مکانیک - معیارهای طراحی استاتیکی - انرژی اعوجاجی (ون مایسز)
فیلم نمونه تدریس خصوصی طراحی اجزا 1 مهندسی مکانیک - معیارهای طراحی استاتیکی - ماکزیمم تنش برشی ترسکا
نحوه استفاده از معیارهای طراحی استاتیکی مواد ترد: اولین معیاری که برای مواد ترد می توان معرفی کرد معیار تنش عمودی بیشینه است. معیار تنش عمودی بیشینه بیان می کند که شکست وقتی اتفاق می افتد که بزرگترین تنش اصلی از استحکام قطعه بیشتر شود. همانطور که می دانید برای مواد ترد نقطه تسلیم مشخصی وجود ندارد و در طراحی های که انجام می شود مبنای کار اتفاق نیفتادن شکست برای این مواد است. یعنی در روابط مربوط به این مواد از تنش نهایی استفاده می شود و مانند مواد نرم از تنش تسلیم استفاده نمی کنیم. معیار تنش عمودی بیشینه مگر در حالت کشش و یا فشار خالص، به صورت کلی جواب دقیق و منطبق بر نتایج تجربی را نمی دهد. یعنی در حالتی که ترکیبی از تنش های کششی و فشاری را داشته باشیم استفاده از این معیار خیلی مفید نخواهد بود. معیار کولمب مور را برای مواد ترد هم می توان استفاده کرد ولی به هر حال در روابط آن باید به جای استحکام تسلیم از استحکام نهایی استفاده نمود. دقیق ترین معیار برای مواد ترد معیار مور اصلاح شده است. خصوصا در نواحی 2 و 4 صفحه تنش که ترکیبی از تنش های کششی و فشاری را داریم معیار مور اصلاح شده بیشترین و بهترین تطابق را با نتایج تجربی دارد. در نواحی 1 و 3 صفحه تنش معیارهای مختلف تفاوتی با هم ندارند و از هر معیاری استفاده شود خیلی متفاوت نخواهد بود. - رایگان دانلود کنید: خلاصه جزوه طراحی اجزاء - مبحث معیارهای استاتیکی
در رابطه با معیارهای طراحی مواد ترد مشاهده ویدیوهای زیر مفید است.
فیلم آموزش طراحی اجزا 1 مهندسی مکانیک - طراحی استاتیکی مواد ترد با معیار مور اصلاح شده
فیلم آموزش طراحی اجزا 1 مهندسی مکانیک - طراحی استاتیکی مواد ترد با معیار تنش عمودی بیشینه
فیلم آموزشی - مقایسه معیارهای طراحی استاتیکی ترسکا و ون مایسز از درس طراحی اجزا مهندسی مکانیک
عبارت های کلیدی: طراحی استاتیکی، معیارهای طراحی استاتیکی در مهندسی مکانیک، آموزش درس طراحی اجزاء 1 مهندسی مکانیک، معیارهای طراحی برای مواد نرم و ترد، ون مایسز، ترسکا، کولمب مور، معیار طراحی تنش عمودی ماکزیمم، سرفصل های درس طراحی اجزای 1 مهندسی مکانیک
منبع: ایران مدرس
