许用应力与安全系数的关系

通过材料的拉伸(压缩)实验可知,当脆性材料的应力达到强度极限时,材料发生断裂破坏。当塑性材料的应力达到屈服极限σs 时,材料将产生很大的塑性变形。材料断裂或产生较大塑性变形时的应力称为危险应力或极限应力,用σ0 表示。显然,当材料应力达到极限应力时,将无法正常工作。

塑性材料σ0＝σs

脆性材料σ0＝σb

为了保证构件安全可靠地工作,必须使构件的实际工作应力小于许用应力。许用应力是将材料的极限应力σ0 除以安全系数n,用符号[σ]表示,即

安全系数的数值恒大于1,由式 (4-10)可见,对许用应力数值的规定,实质上是如何选择安全系数问题。从安全考虑,加大安全系数,虽然构件的强度和刚度得到了保证,但会浪费材料；若选得过小,虽然比较经济,但构件可能会被破坏。因此,选择安全系数时,应该是在满足安全要求的情况下,尽量满足经济要求。

安全系数的确定是一个复杂问题,它取决于以下几方面的因素：

(1)材料的性质。包括材料的质地好坏,均匀程度,是塑性材料还是脆性材料。(www.zuozong.com)

(2)荷载情况。包括对荷载的估算是否准确,是静荷载还是动荷载。

(3)构件在使用期内可能遇到的意外事故或其他不利的工作条件等。

(4)计算简图和计算方法的精确程度。

(5)构件的使用性质和重要性。

安全系数和许用应力的具体数据,一般由国家在有关规范中规定。表4-3给出了几种常用材料在常温、静载条件下的许用应力值。

表4-3　几种常用材料的许用应力 (在常温、静载下)