Rezistente admisibile
Generalitati

In general, piesele pe care le proiectam trebuie sa aiba deformatii de valoare cat mai mica si cu caracter elastic.
Rezulta ca efortul unitar produs in piesa sa nu depaseasca limita de elasicitate a materialului din care este confectionata.
In practica insa, exista o serie de motive care cer limitarea marimii efortului unitar sub valoarea limitei de elasticitate si anume:
    1. Determinarea sarcinilor care actioneaza asupra piesei proiectate este in general aproximativa si o depasire a celor luate in calcul nu este exclusa. Aceasta ar conduce in mod inerent la depasirea limitei de elasticitate.
    2. Schemele de calcul, in ce priveste aplicarea sarcinilor, modul de actionare a fortelor, asimilarea piesei cu o bara, placa, ipotezele de calcul, si altele, conduc la diferente fata de realitate.
    3. Proprietatile mecanice ale materialului nu sunt totdeauna cunoscute cu precizie (lipsa de documentatie, modificari de standarde sau norme cu anumite diferente de la o editie la alta), ele putand varia intre anumite limite.

Toate acestea conduc la ideea alegerii unui efort unitar de calcul mai mic decat limita de elasticitate.

In baza rezultatelor practicii indelungate, se stabilesc valori maxime admisibile pentru eforturile unitare, numite rezistente admisibile.
Rezistenta admisibila este valoarea conventionala aleasa in calcul, pe baza practicii, pentru efortul unitar maxim care se poate produce intr-o piesa, in conditiile date de material si solicitare.
Rezistentele admisibile se noteaza cu ,.
In general se obisnuieste ca rezistenta admisibila sa fie raportata la una din valorile particulare de pe curba caracteristica a materialului.
Pentru metalele tenace, la care se constata o limita de curgere, rezistenta admisibila se ia in functie de limita de curgere:

Pentru materialele fragile, rezistenta admisibila se ia in functie de limita de rupere:
Coeficientii c_c si c_r se numesc coeficienti de siguranta
Valorile coeficientilor de siguranta precum si ale rezistentelor admisibile, depind de o seie de factori:
    a. Natura materialului. Pentru fiecare material exista o anuimita valoare a rezistentei admisibile. Coeficientul de siguranta va fi cu atat mai mare cu cat materialul este mai neomogen. Pentru alegerea rezistentei admisibile este necesara cunoasterea proprietatilor mecanice ale materialului. Acest lucru se face pentru maetrialele standardizate utilizand tabele, iar pentru materiale cu proprietati necunoscute prin incercari de laborator.
    b. Tratamente termice. La metale, tratamentele termice duc la modificari ale caracteristicilor mecanice, de care trebuie sa se tina seama la alegerea rezistentelor admisibile.
    c. Durata de folosire a piesei. Pentru lucrari de scurta durata, se pot lua coeficienti de siguranta mai mici, deci rezistente admisibile mai mari.
    d. Modul de actionare a sarcinilor in timp. In constructii de masini se definesc trei cazuri tipice de solicitare:
        - cazul I = solicitare statica;
        - cazul II = solicitare pulsatorie (solicitarea variaza intre zero si o valoare maxima)
        - cazul III = solicitare alternant simetrica (solicitarea variaza intre valoarea minima, zero si valoarea maxima).
Rezistentele admisibile scad de la cazul I spre cazul III.

S-a constatat experimental ca un material cu rezistenta la rupere supus unui numar mare de cicluri de solicitari variabile, se rupe la valori ?max inferioare lui . Acest fenomen a fost denumit oboseala materialului. Valoarea limita superioara a lui ?max la care materialul rezista la un numar foarte mare de cicluri (de exemplu 10⁷ cicluri) fara a se rupe, se numeste rezistenta la oboseala.
Ea este mai mica la ciclul alternant simetric decat la cel pulsator.
    e. Modul de evaluare a sarcinilor si de realizare a ipotezelor de calcul. Cu cat sarcinile sunt mai incert evaluate, cu cat ipotezele si schemele de calcul sunt mai incerte, rezistentele admisibile trebuie sa fie alese mai mici.

Rezulta din cele de mai sus ca in materie de rezistente admisibile nu s-au putut stabili niste metode matematice de determinarea lor prin calcul.
Alegerea cifrelor pentru rezistenta admisibila considerate drept cele mai potrivite depinde in cel mai inalt grad de practica indelungata, de experienta proiectantului si de documentatia care ii sta la dispozitie.
Valorile rezistentelor admisibile au fost colectate de diversi autori sub forma de tabele, unele avand caracter obligatoriu (cele standardizate), altele informativ.
In special in domeniul constructiilor s-au elaborat standarde referitoare la sarcini, ipoteze si metode de calcul si rezistente admisibile. Caracteristicile mecanice ale materialelor uzuale sunt deasemenea standardizate.
In constructia de masini, unde parametrii de calcul sunt destul de variati, se gasesc, in literatutra tehnica, numeroase tabele informative. Din multitudinea de publicatii in acest domeniu, am cautat sa selectionez datele pe care le-am considerat cel mai mult utilizate.
In privinta denumirii materialelor la care se refera toate publicatiile (si acestea aparute de-a lungul timpului), sunt de facut urmatoarele observatii:
    1. Standardele si denumirile de materiale (in special otelurile, fontele, metalele neferoase si aliajele) sunt supuse modificarilor, fara importanta majora fata de obiectul tratat aici.
    2. M-am ferit sa ma refer la unele standarde (cu numar si an de elaborare) pentru a putea da un caracter de "permanenta" acestei lucrari.
    3. Este posibil deci, ca anumite denumiri de oteluri, fonte sau aliaje pentru care am cules date de-a lungul practicii mele, sa nu se mai regaseasca in anumite standarede in vigoare acum, sau sa se regaseasca cu alta denumire (simbol). Este desigur un anumit dezavantaj pentru cei ce vor folosi lucrarea, dar fata de complexitatea ei si mai ales fata de dificultatea tehnologica de tinere la zi a acestor date, este foarte greu de actualizat aplicatia la fiecare modificare de standard, cu atat mai mult cu cat ea ar fi afectata de un numar imens de modificari si de un numar foarte mare de standarde la care s-ar face referinta pe tot cuprisul ei.
Din acest motiv, pentru materialele mai importante (oteluri, fonte, si aliaje) cu denumiri mai vechi, am dat (unde era cazul) si compozitia lor chimica pentru a putea fi usor echivalate cu materiale similare gasite in standarde si normative actuale sau straine care se refera la denumiri. Toate datele din prezenta aplicatie au fost culese din diverse publicatii.

PENTRU PROIECTE OFICIALE CONSULTATI SI STANDARDELE IN VIGOARE LA DATA EXECUTARII PROIECTULUI!

Relatii intre rezistente si deformatii

Un corp asupra caruia actioneaza mai multe forte, sufera o deformatie elastica, care dispare in momentul suprimarii fortelor, sau o deformatie permanenta (plastica), care persista si dupa suprimarea fortelor.
Alungirile sunt proportionale cu eforturile de care sunt produse, pana la o anumita limita, denumita limita de elasticitate; cand limita de elasticitate este intrecuta, au loc deformatii permanente.

Fig. 1
Curba caracteristica a unui material exprima legatura intre rezistentele normale la tractiune si alungirile specifice ale unei epruvete din acel material (fig.1).
Portiunea OA este o linie dreapta.
- Rezistenta corespunzatoare punctului A este limita de proportionalitate (tehnica)
- Rezistenta corespunzatoare punctului B defineste limita de elasticitate (tehnica)
- Rezistenta corespunzatoare punctului C defineste limita de curgere
- Rezistenta de rupere este:
in care:
F_r = sarcina, exprimata in kg;
A₀= sectiunea initiala a epruvetei, in mm²
Alungirea specifica se numeste raportul dintre lungirea epruvetei () si lungimea initiala (l₀).

in care:
l₀ = lungimea initiala
l = lungimea dupa lungire
Alungirea relativa , rezultata prin solicitarea la tractiune, este raportul exprimat in procente dintre lungirea epruvetei, intre doua repere, masurata prin punerea cap la cap a bucatilor rupte - dupa rupere - si distanta initiala dintre aceste repere:
[%]
in care:
l_r= lungimea finala (dupa rupere) a epruvetei intre repere in mm
l₀= lungimea initiala a epruvetei intre repere, in mm
Modulul de elasticitate la tractiune sau compresiune E se exprima in daN/cm² si are valoarea:

in care:
= alungirea specifica in intervalul deformatiilor proportionale.
Gatuirea la rupere (strictiunea) se exprima in procente si este data de raportul:

in care:
A₀= sectiunea barei inainte de rupere, in mm².
A = sectiunea barei dupa rupere, in mm², in locul celei mai pronuntate gatuiri.
Deformatia unghiulara specifica (lunecarea specifica) este unghiul cu care se modifica un unghi dupa deformare sub actiunea unor eforturi tangentiale (lunecarea sectiunilor de forfecare); aceasta deformatie unghiulara specifica este data de relatia:

in care:
T = forta tangentiala, in kg
A₀= sectiunea, in mm²
Modulul de elasticitate transversala G este dat de raportul intre rezistenta tangentiala si lunecarea specifica :

Relatii intre E si G E = 2,6 G
G = 0,385 E Valoarea modulelor de elasticitate si a coeficientului lui Poison