Допускаемые напряжения
В результате испытаний на растяжение (сжатие) можно получить основные данные о механических свойствах материала. Рассмотрим, как можно полученные результаты применить в практических расчетах инженерных конструкций на прочность.
Детали машин и других конструкций должны удовлетворять условиям прочности и жесткости. Размеры деталей необходимо подбирать такими, чтобы под действием приложенных нагрузок они не разрушались и не получали деформаций, превышающих допускаемые. В большинстве деталей машин остаточные деформации, как правило, не допускаются.
Заметные остаточные деформации появляются в пластичных материалах, когда напряжения достигают предела текучести 
. Разрушение наступает, когда напряжения достигают величины предела прочности 
; при этом деформации хрупкого материала могут быть незначительными.
Итак, для деталей, изготовленных из пластичного материала, опасным напряжением можно считать предел текучести 
; для деталей из хрупкого материала – предел прочности 
.
Естественно, что эти напряжения не могут быть приняты в качестве допускаемых. Их следует уменьшить настолько, чтобы в эксплуатационных условиях действующие напряжения всегда были меньше предела пропорциональности.
Таким образом, допускаемое напряжение может быть определено по формуле:
где 
- опасное (предельное) напряжение
- нормативный коэффициент запаса прочности (т.е. предписываемый нормами проектирования и конструирования).
Выбор величины коэффициента запаса прочности зависит от состояния материала (хрупкое или пластичное), характера приложения нагрузки (статическая, динамическая или повторно-переменная) и некоторых общих факторов, имеющих место в той или иной степени во всех случаях.
К этим факторам относятся:
1. Неоднородность материала и, следовательно, различие его механических характеристик в образцах и реальных деталях.
2. Неточность задания величин внешних нагрузок.
3. Приближенность расчетных схем и некоторая приближенность расчетных формул.
4. Учет конкретных условий работы рассчитываемой конструкции.
5. Метод определения напряжений (степень точности этого метода).
6. Долговечность и значимость проектируемого сооружения или машины.
Эти факторы учитывает коэффициент запаса прочности , который иногда называют основным.
Коэффициент определяется опытным путем.
В каждой области техники уже сложились свои традиции, свои требования, свои методы и специфика расчетов, в соответствии с которыми и назначается коэффициент запаса прочности.
Величина нормативного коэффициента запаса прочности регламентируется для строительных конструкций - СНиП, для машиностроительных – внутриотраслевыми заводскими нормами.
Величина запаса прочности зависит от того, какое напряжение считается опасным.
Для пластичных материалов в случае статической нагрузки опасным напряжением, как уже сказано следует считать предел текучести, т.е.
, а 
, тогда:
где 
- коэффициент запаса прочности по отношению к пределу текучести.
На основании данных длительной практики конструирования, расчета и эксплуатации машин и сооружений, величина коэффициента запаса прочности для сталей при статической нагрузке принимается равной 
.
Для хрупких материалов при статических нагрузках опасное напряжение – предел прочности, т.е.
, а 
, тогда: 
где 
- коэффициент запаса прочности по отношению к пределу прочности.
Величину коэффициента запаса прочности для хрупких материалов обычно принимают равной от 
. Допускаемые напряжения, получаемые по этой формуле, обычно называют основными допускаемыми напряжениями в связи с тем, что предел прочности определить проще, чем предел текучести.
Поэтому иногда и для пластичных материалов при определении допускаемых напряжений исходят из величины предела прочности, пользуясь формулой:
В этом случае, учитывая, что превышает на 50-70%, коэффициент запаса прочности для пластичных материалов принимают равным 
.
Расчет на прочность по допускаемым напряжениям предполагает выбор нормативного коэффициента запаса прочности , который выбирается из таблиц, составляемых на основании большого числа экспериментальных исследований.
Однако иногда размеры конструкции или детали уже известны (заданы из эксплуатационных или других требований).
В этом случае расчетным путем определяют фактический коэффициент запаса прочности 
. Для этого рассчитывают в опасном сечении детали 
и, зная для материала детали предельное напряжение или , определяют фактический коэффициент запаса:
- для хрупких материалов
- для пластичных материалов
Затем расчетный и нормативный коэффициенты сравнивают между собой, и дается заключение о работоспособности конструкции.
Выбор величины допускаемых напряжений очень важен, т.к. от правильного установления их значений зависят прочность и безопасность проектируемых конструкций, а также экономичность расчета.
Ориентировочные величины основных допускаемых напряжений, принятые в настоящее время для наиболее распространенных материалов, приводятся в справочной литературе.
Конечной целью расчета любой конструкции является использование полученных результатов для оценки пригодности этой конструкции к эксплуатации при минимальных затратах материала.