"Podstawy konstrukcji maszyn Tom 1"

Spis treści

Przedmowa 12

1. Wprowadzenie do problematyki konstruowania Marek Dietrich (p. 1.1, 1.2), Włodzimierz Ozimowski (p. 1.3+1.7), Jacek Stupnicki (p. 1.8) 16

1.1. Proces konstruowania 16

1.2. Kryteria oceny konstrukcji 24

1.3. Zasady wytwarzania maszyn 28

1.3.1. Półfabrykaty 29

1.3.2. Przetwarzanie półfabrykatów 34

1.3.3. Montaż- 37

1.4. Dokładność elementów maszyn 39

1.4.1. Dokładności wymiarów liniowych 39

1.4.2. Pasowania 41

1.4.3. Chropowatość powierzchni 42

1.5. Normalizacja w budowie maszyn 45

1.4.4. Odchyłki kształtu i położenia 45

1.6. Unifikacja 46

1.7. Wybrane problemy ochrony patentowej 47

1.8. Materiały konstrukcyjne 49

1.8.1. Właściwości mechaniczne materiałów konstrukcyjnych 56

1.8.2. Właściwości fizyczne materiałów konstrukcyjnych 62

1.8.3. Właściwości technologiczne materiałów konstrukcyjnych 64

Bibliografia 67

2. Modelowanie i optymalizacja Marek Dietrich (p. 2.1+2.3) , Włodzimierz Ozimowski (p. 2.4, 2.5) 69

2.1. Ogólne problemy modelowania 69

2.1.1. Istota i potrzeba modelowania 69

2.1.2. Model nominalny 72

2.1.3. Model matematyczny 78

2.1.4. Zjawiska losowe w maszynach 82

2.1.5. Identyfikacja parametrów modelu 84

2.2. Metody badania modeli matematycznych 85

2.3. Optymalizacja w budowie maszyn 86

2.3.1. Problematyka optymalizacji 86

2.3.2. Model optymalizacyjny 87

2.3.3. Deterministyczne metody optymalizacji 98

2.3.4. Losowe metody optymalizacji 111

2.4. Mieszane metody optymalizacji 113

2.4.1. Metoda gradientowo-losowa 113

2.4.2. Metoda kompleks 114

2.5. Programowanie dynamiczne 116

Bibliografia 126

3. Wspomaganie komputerowe w budowie maszyn Bohdan Korytkowski 127

3.1. Wprowadzenie 127

3.2. Systemy komputerowego wspomagania projektowania, konstruowania i kreślenia CAD 2D 129

3.2.1. Informacje ogólne 129

3.2.2 Wymagania sprzętowe 129

3.2.3. Ogólne zasady pracy z programem 130

3.2.4. Technika pracy 131

3.2.5. Organizacja pracy 133

3.3. Zintegrowane systemy CAD/CAM/CAE 135

3.2.6. Nakładki na programy CAD 135

3.3.1. Informacje ogólne 135

3.3.2. Wymagania sprzętowe 138

3.3.3. Ogólne zasady pracy w systemie 138

3.4. CAD w zintegrowanym systemie CAD/CAM/CAE 139

3.4.1. Modelowanie geometryczne 3D 140

3.4.1.1. Narzędzia modelowania 140

3.4.1.2. Organizacja plików 144

3.4.1.3. Technika modelowania 145

3.4.1.4. Modelowanie parametryczne - korzyści i zakres zastosowań 148

3.4.1.5. Analiza elementów modelu geometrycznego 151

3.4.2. Założenia 153

3.4.2.1. Zasady tworzenia założeń 153

3.4.2.2. Wiązanie między sobą parametrów różnych części, wchodzących w skład złożenia 155

3.4.2.3. Rysunki eksplodowane złożeń 155

3.4.3. Rysunek techniczny 156

3.4.2.4. Organizacja struktury złożenia 156

3.4.4. Niektóre programy CAE 157

3.4.4.1. Programy z zastosowaniem metody elementów skończonych (MES) 157

3.4.4.2. Programy do analizy mechanizmów 157

Bibliografia 158

3.5. Języki programowania związane z programami CAD 158

4. Niezawodność i bezpieczeństwo Tadeusz Szopa 159

4.1. Wprowadzenie w problematykę niezawodności i bezpieczeństwa 159

4.2. Pojęcia i miary niezawodności 161

4.2.1. Ogólny model procesu powstawania niesprawności obiektu 161

4.2.2. Opisowa definicja pojęcia niezawodności 167

4.2.3. Miary niezawodności 169

4.2.3.1. Podstawowe miary niezawodności 169

4.2.3.2. Miary niezawodności charakterystyczne dla obiektów odnawianych 182

4.3. Zagadnienia wyboru poziomu niezawodności 184

4.4. Struktura niezawodności 190

4.4.1. Ważniejsze modele struktur niezawodnościowych 190

4.4.2. Wybór postaci struktury niezawodnościowej 194

4.4.3. Opis zależności stochastycznych między czasami funkcjonowania elementów 195

4.4.4. Wykorzystanie metod drzew do opisu struktury niezawodnościowej i przebiegu zdarzeń niepożądanych 197

4.5. Modelowanie i analiza niezawodności 204

4.5.1. Możliwość kształtowania poziomu niezawodności obiektu w fazie jego projektowania 204

4.5.2. Modelowanie i analiza niezawodności elementu obiektu mechanicznego 207

4.5.3. Modelowanie niezawodności obiektu złożonego z wielu elementów 216

4.5.4. Analiza niezawodności obiektu złożonego z wielu elementów 227

4.5.5. Niezawodność człowieka 232

4.6. Projektowanie odnowy profilaktycznej 238

4.7. Eksperymentalne badania niezawodności 243

4.8. Bezpieczeństwo człowieka w systemach człowiek-technika-środowisko 250

4.8.1. Wstęp 250

4.8.2. Podstawowe pojęcia 253

4.8.3. Miary ryzyka i miary bezpieczeństwa 257

4.8.4. Związki miar ryzyka z miarami niezawodności i zagrożeń 261

4.8.5. Jakościowa analiza ryzyka 265

4.8.6. Ilościowa analiza ryzyka 268

4.8.6.1. Probabilistyczny model ryzyka 268

4.8.6.2. Modelowanie zagrożeń 270

4.8.6.3. Modelowanie niezawodności 272

4.8.6.4. Procedura modelowania i analizy ryzyka 272

4.8.6.5. Uwagi dodatkowe 274

4.8.7. Problemy zarządzania bezpieczeństwem 275

4.8.6.6. Czynnik ludzki w analizach ryzyka 275

Bibliografia 279

4.8.8. Projektowanie bezpieczeństwa 279

5. Wytrzymałość elementów konstrukcyjnych na pękanie Stanisław Kocańda 283

5.1. Wprowadzenie 283

5.2. Elementy liniowej mechaniki pękania. Pękanie kruche i quasi-kruche 289

5.3. Współczynnik bezpieczeństwa 299

5.4. Elementy nieliniowej mechaniki pękania 302

5.4.1. Plastyczność w strefie pękania 302

5.4.2. Całka J 307

5.4.3. Pękanie plastyczne. Ujęcie ogólne 310

5.6. Kryteria porównawcze pękania plastycznego i kruchego 312

5.7. Wykres oceny pękania 315

Bibliografia 319

6. Wytrzymałość zmęczeniowa i podstawy obliczeń zmęczeniowych Stanisław Kocańda 320

6.1. Naprężenia zmienne i przebieg zmęczenia- wiadomości wstępne i podstawowe pojęcia 320

6.1.1. Naprężenia zmienne 321

6.1.2. Wykresy Wöhlera. Granice zmęczenia 325

6.1.2.1. Wykresy Wöhlera w ujęciu statystycznym 332

6.1.3. Wykresy zmęczeniowe 336

6.1.4. Zjawiska zmęczenia w metalach i ich przebieg 342

6.1.5. Przełomy zmęczeniowe 347

6.2. Czynniki wpływające na wytrzymałość zmęczeniową 352

6.2.1. Działanie karbu 352

6.2.1.1. Pojęcia ogólne. Współczynniki kształtu 352

6.2.1.2. Współczynnik działania karbu 368

6.2.1.3. Zmniejszanie wpływu karbu przez konstrukcyjne kształtowanie 375

6.2.2. Wpływ wielkości przedmiotu 380

6.2.3. Wpływ rodzaju obróbki i stanu warstwy wierzchniej 382

6.2.3.1. Obróbka skrawaniem 382

6.2.3.2. Obróbki polepszające warstwę wierzchnią 384

6.2.4. Działanie korozji i ośrodków aktywnych 388

6.2.5. Wpływ temperatury 390

6.3. Współczynniki bezpieczeństwa i dopuszczalne naprężenia. Schemat obliczeń 391

6.3.1. Cykle symetryczne 391

6.3.2. Cykle niesymetryczne 397

6.3.3. Obliczenia wstępne 405

6.3.4. Obliczenia sprawdzające i korekcyjne 407

6.4. Obliczenia zmęczeniowe przy obciążeniach złożonych 409

6.5. Probabilistyczne metody obliczeń zmęczeniowych 415

6.5.1. Ocena prawdopodobieństwa zniszczenia elementów 415

6.5.2. Ocena prawdopodobieństwa zniszczenia przy określonej wartości współczynnika bezpieczeństwa 423

6.6. Obliczenia w zakresie ograniczonej wytrzymałości zmęczeniowej 427

6.6.1. Naprężenia zastępcze i współczynniki bezpieczeństwa 432

6.6.2. Probabilistyczna ocena niezawodności z wykorzystaniem hipotezy kumulacji uszkodzeń 434

6.7. Zakres malej liczby cykli obciążenia 440

6.7.1. Uwagi wstępne. Pętle histerezy i wykresy cyklicznego odkształcenia 440

6.7.2. Podstawowe zależności do obliczeń zmęczeniowych. Kryteria odkształceniowe 444 6.7.3 Kryteria energetyczne 451

6.7.4. Działanie karbu. Współczynniki bezpieczeństwa 456

6.8. Obliczenia na podstawie prędkości zmęczeniowego pękania 465

6.8.1. Opis prędkości zmęczeniowego pękania 465

6.8.2. Prędkość pękania a mikrobudowa powierzchni pęknięć 479

Bibliografia 485

7. Badania eksperymentalne w budowie maszyn Jacek Stupnicki 486

7.1. Rola i cel badań eksperymentalnych 486

7.2.Przygotowanie badań, opracowanie wyników, wnioskowanie 488

7.2.1. Podstawowe wielkości mierzone w budowie maszyn 488

7.2.2. Metodyka planowania i prowadzenia badan eksperymentalnych 488

7.2.3. Błędy pomiarów 491

7.2.3.1. Metody pomiarów 491

7.2.3.2. Źródła błędów 492

7.2.3.3. Klasyfikacja błędów 494

7.2.3.4. Ocena wyników pomiarów 495

7.2.3.5. Wyznaczanie parametrów wzorów empirycznych metodą najmniejszych kwadratów 501

7.3. Metody pomiarów stosowane w badaniach konstrukcji i w budowie maszyn 503

7.3.1. Pomiary czasu, temperatury, promieniowania, wielkości akustycznych, magnetycznych, lepkości, masy i gęstości 503

7.3.1.1. Pomiar czasu 503

7.3.1.2. Pomiary temperatury 503

7.3.1.3. Pomiary promieniowania-defektoskopia rentgenowska 507

7.3.1.4. Pomiary wielkości akustycznych 510

7.3.1.5. Badania metodami magnetycznymi 515

7.3.1.6. Pomiar lepkości cieczy i gazów 517

7.3.1.7. Pomiar masy 518

7.3.1.8. Pomiary gęstości 521

7.3.2. Pomiary sil, momentów sil, ciśnień 523

7.3.2.1. Pomiary sil 524

7.3.2.2. Pomiar momentu skręcającego 526

7.3.2.3. Pomiary ciśnienia 528

7.3.3. Pomiar wielkości geometrycznych 532

7.3.3.1. Pomiary odległości 532

7.3.3.2. Pomiary kształtu elementów maszyn 536

7.3.3.3. Dyskretne metody pomiaru przemieszczeń 541

7.3.3.4. Polowe metody pomiaru przemieszczeń 546

7.3.4. Pomiary prędkości i drgań 556

7.3.4.1. Pomiary prędkości 556

7.3.4.2. Pomiary drgań 556

7.3.5. Pomiary odkształceń i naprężeń 561

7.3.5.1. Stan naprężenia 561

7.3.5.2. Stan odkształcenia 564

7.3.5.3. Pomiary odkształceń 565

7.3.5.4. Interferometryczne metody badania odkształceń i naprężeń 573

Bibliografia 591

Skorowidz 593