بسم الله الرحمن الرحيم السلام عليكم ورحمة الله
وبركاته هنكمل مادة تصميم الآلات واحد المحاضرة
الـفاترة تكون نحكي عن ال modifying factors للـ
endurance limit software حكينا عن surface finish
الـ K A وحكينا عن الـ size factor K B اليوم هنحكي عن
الـ other factors K C K D و K E، الـ load factor Kc
احنا في الـ standard fatigue specimen كنا نعرض الـ
specimen لـ loading .. bending completely reverse
bending يعني في الواقع ممكن يكون شيء ثاني ممكن
يكون axle أو bending أو torsion أو أي combination
بين الشغلات هذه لأن المعادلة اللي باينة أمامك هي
Kc بالسواحة في bending لأنه أساسًا الـ standard
bending في حالة الـ axial loading مستوى point تمانية
خمسة، في حالة الـ torsion بتكون point five تسعة، في
حالة combination loading هندرسها لاحقًا في الـ
chapter كيف نحسبها
بالنسبة للـ temperature factor KD أن عكسنا الـ
tensile strength تتغير بتغير درجة الحرارة سواء
درجة الحرارة خفضت أو ارتفعت بيصير تغير في الـ
tensile strength الآن في عندي علاقة اللي هي ST على
SRT يعني strength at the desired temperature على
strength at room temperature في علاقة بالـ English
unit وفي علاقة بالـ .. بالـ metric units
طبعًا هذه العلاقة applies للـ steels في الـ
temperature range بين عشرين درجة وخمسمية وخمسين
درجة، بالحالة هذه الـ KD بيساوي ST على SRT تشوف
مثال عندي
ten thirty five steel الـ
material
عشرة خمس تلاتين steel has a tensile strength of
seventy kilo pound per square inch
and is to be used for a part that sees 450 درجة في
هالأنهاية in series، هتستخدم في قطع ميكانيكية في
بيئة درجة حرارتها 450 درجة اللي هي الـ temperature
بس
450 في
هالأنهاية estimate
the temperature factor
if the room temperature endurance limit by the
test is اللي هي
SE prime
عند سبعين درجة
Fahrenheit بتساوي
تسعة وتلاتين square
inch
طيب احنا حكينا الـ ST على
الـ S room temperature ايش بتساوي سابقا
تسعة تمانية زائد
تلاتة ونص عشرة أس سالب أربعة
T F minus
ستة point تلاتة في عشرة سالب سبعة T F square يعني
هتكون تساوي point تسعة تمانية زائد
تلاتة ونص في
عشرة سالب أربعة في
درجة الحرارة اللي هي أربعمية وخمسين minus
six point تلاتة في عشرة سالب سبعة في أربعمية و
خمسين تربيع
أكام؟ واحد و
زيرو واحد معناته
الـ KD بتساوي
اللي
هي ST
على S room temperature اللي هي 1.01 والـ SE على فرض
أنه بس أخذ في اعتبار الـ temperature factor هتكون
ساوي KD في الـ SE prime يعني هتكون اللي هي عند 70
في فهرنهايت هتكون اللي هي 1.01 في 39
أنا عندي الـ SEP معروف عن درجة حرارة الـ 70 حالة
ثانية، only the tensile strength at room
temperature is known يعني tensile strength اللي
هي عند درجة الحرارة معروفة اللي هي سبعين kilo
pound per square inch
يعني ممكن أحلى أحكي إنه استخدم نفس العلاقة ST على
SRT بيستخدم واحد point واحد ومنها بعدها أحكي أن ST
عند الـ temperature هتساوي one point واحد S room
temperature يعني هتكون واحد point واحد في سبعين
بعدين أنا هتحكي SE عندي الـ temperature بصورة ونص
الـ ST أكم؟
أكم سبعين؟ فبصير خمس تلاتين؟
لأ لما عملت في الطريقة هذه باناتو ضمنت كأنه الـ KD
واحد بس هي مضمونة مضمنة لأنه أنا حاسب الـ strength
عند درجة الحرارة المطلوبة ومن حسب الـ endurance
limit عند درجة الحرارة المطلوبة فهيكون كأنه حاطظ
الـ KD واحد
الـ reliability factor اللي هو الـ KE احنا بنحكي على
library للبيانات اللي استخدمناها عشان يوجد علاقة
بين الـ SE prime والـ tensile strength إذا فاكرين
الـ curve هذا احنا
عملنا curve fit، الـ curve fit لنعمل على أساس أنه
خمسين في المية .. يعني الجهة أندا في النص بالظبط
خمسين في المية .. above خمسين في المية أيش below
يعني كانت الـ reliability عندي fifty percent if الـ
reliability اختلفت عن اللي هو خمسين
في المية ما عندي لازم أعمل أيش modification
عند الـ reliability اللي هي خمسين في المية بتكون
عندي الـ reliability factor اللي هي واحد تسعين في
المية، table ستة أربعة وطبعًا بتكون سواء بون تمانية
تسعة سبعة وهاكذا، فإذا بدنا نشهد other than fifty
percent reliability فلازم أخذ في الاعتبار اللي هو
تغير الـ reliability للـ data
طيب في اللي هي other effects في
شغلات ثانية ممكن أخذ في الحسبان زي عندي مثلًا الـ
residual stresses في عندي إجهادات مختزنة مثلًا
نتيجة بعض عملية التصنيع ممكن أعمل عملية لحام في
قطع يعني محشورة constraint وممكن تصير فيها إجهادات
مختزنة أو خلال عملية تصنيع مثلًا أنا عملت عليها بعض
عمليات التشكيل بعد ما تشكيل بت .. بت .. بتصير مخزن
فيه stresses يعني لو قد ناشي بيضل فيه stresses
مخزن، هذا بيسمى الـ residual stresses هذا بتأثر هذا
في عندي direction characteristics from cold
working، لو أنا جبت مثلًا metal وعملت له forming by
rolling
بيصير استطالة بهذا الاتجاه، أظهر، مع أن الخصائص
الميكانيكية في الاتجاه الطولي هتختلف عن الخصائص
الميكانيكية في الاتجاه المستعرض فبتبطل خصائص
ميكانيكية متجانسة في المكان يعني هذا برضه أحد
اللي عندي، الـ case hardening ممكن أعمل أنا تقسية
سطحية بطرق حرارية أو طرق ميكانيكية أو طرق كيميائية
أو مجتمع طرق حرارية ممكن أعمل معالجة حرارية سطحية
فهذا بالحرارة في طرق ميكانيكية ممكن أعمل shot
peening مثلًا أعمل قذف للسطح أحط فيه stresses
compressive stress هذا ميكانيكية أو ممكن أعمله
plating أحط له على طبقة chrome أو طبقة اللي هو zinc
فالـ
case hardening برضه هو بيغير الخواص فعندي السطح
الخارجي الخواص مختلفة عن جوا عندي .. ممكن تكون عندي
الـ corrosion إنه يصير .. الـ corrosion يصير تآكل صدأ
بيعتمد حسب الـ قطع اللي هي البيئة الموجودة فيها ممكن
تكون موجودة فيه بيئة بحر الـ corrosion فيها يعني بيئة
بحرية أو بيئة كيميائية أو بيئة فيها إشعاعات اللي
عالشعاعات طبعًا بتخرب كثير اللي في عندي الـ
surface
conditioning يعني مفتوح هذا المصطلح إنه ممكن أفهم
بأكثر طريقة service condition ممكن أعمل service
بشكل معين مثلًا ممكن أعمل service خشن عشان الـ
handling تخشين له فبغير الـ .. يعني دراسة الـ stress
concentrations بتكون مختلفة لإنه شيء يعني مش واضح
معاك عندك طبعًا في الحالات هذه البيانات بتكون محدودة
يا إما بعمل research بعمل modification للخواص طبق
للحاجة إذا عندي القدرة وإذا عندي مثلًا في القطعة
دي بحتاج كميات غزيرة جدا محرزة أعمل research عليها
أو ما ي .. ممكن تعتمد على تقدير المصمم مثلًا KF
modifying factor مثلًا تمام من عشرة تسعة من عشرة
سبعة من عشرة تعتمد على تقدير المصمم التقدير بتاعه
يعتمد على الخبرة بتاعته نشوف
مثال
عندي a 1080 hot rolled steel material دي
عشرة تمانين hot rolled steel
bar
has been machined بتقدر ممكن احنا عملنا له
machining
to a diameter القطر واحد انش it
is to be placed in reversed axial loading of
seventy thousand cycles ده عمله reversed axial
loading reverse axial
loading
هعمل reverse axle loading up to failure طبعا
ال reverse axeling صار في بيئة الحرارة بتاعتها 652
temperature
Using ASTM Minimum Properties and Reliability for
the Neuros Limit Estimate of 99% يعني Reliability
99
%
estimate the endurance limit and fatigue strength
at 70,000 cycle يعني بده نفس بال SE و
ال strength عشان تعيش 70,000 cycle طبعا ال SE ايش
بتساوي KA
KP
KC KD KA SE' صح ال SE' شو يستوي حسب
نصف ال SUT إذا كانت أقل من 200 كيلو pound per
square inch أو مئة إذا كانت أكبر صح معناته لازم
على فرض
الـ SUT مار هجيبها من
ال tables هو معطينا ال material عشرة تمانين petrol
and steel يعني
خلنا نفتح ال table
تاب ال A20 لأنه ألف و تمانين hot rolled steel ten
style strength مية و اتناشر مية
واتناشر kilo pound per square inch مية
واتناشر
الـ A20 هنا تلقاس A' هتساوي
نصف في مية و اتناش هيكون
ستة خمسين KPSI
الـ KA Surface Finish Factor صح؟
إنه
Machined
معناته ال A هتكون ساوي 2 وال B minus 0.2
17 صح ال KA بيساوي
A SUT plus B و A بيساوي 2
KPSI B -0
.217 يعني هتكون هتساوى 2 في ال SUT 112 أُس
minus 0.217
هذه KL هو ال load factor
كم؟
هذي
ال table 6.2
ال KB اللي
هو ال size factor هو معطيني القطر واحد انش آه
الآن هو معطيني rotating ولا non-rotating
هو مش حاجة هل هو rotating ولا .. مش في دور خيار
أعتبره rotating يعني إذا مش rotating بيختلف الاشي
على فرض إن rotating إذا
كان الاتجاه المدحسب دي اكملا في الأول بون تلاتة
سبعة في دي لكن إذا هو rotating بس
هو مرضه يعطي المعلومة for axial loading there is
no size effect KB بيساوي
واحد لأنه اندي اكسل loading
الـ KC بتساوي
0.85 for axial loading ال
KD ال temperature ال
KD دي
بتكون 0.8 زائد
3.5 في 10 أس سالب 4 TF minus 6
0.3 في 10 أس سالب 7 TF
تربيع يعني هكون 0.98 زائد 3.5
في 10 أس سالب 4 في 650 minus 6
0.3 في 10 أس سالب 7 في 650
تربيع 0.941 0.941 لأن
عندي 9 و 9 و 9 و 9 و 9 و 9 و
9 و 9 و 9 و 9 و 9 و 9 و 9 و
9 و 9 و 9
و 9 و 9 و 9 و 9 و 9 و 9 و 9 و
9 و 9 و 9 و 9 و 9 و 9 و 9 و
9 و 9 و 9 و 9 و
KA اللي هو 0.718 في KB اللي
هي 1 في ال KC 0.85 في ال KD
0.941 في ال KE 0.8
14 في ال SE prime 650
طيب ال SF نحكي هنا هذه
10 أس 3 عزيزي 1060 ال curve ال SF
سواء a n قص b صح؟ ال SF سواء a n قص b
ال A ايش يساوي؟
F SUT الكل تربيع على
SE ال
SUT معروفة هنا و ال SE معروفة مطلوب نعرف ايشها
ال F ال
F شو يساوي؟ ال F بيساوي
اللي هي 1.06 minus
2.8 10 أس سالب 3 في ال SUT
زائد 6.19 10 أس سالب 6 في ال SET تربيع
يعني هتكون 1.06 minus 2.8
في 10 أس سالب 3 في 112 زائد 6
.19 في 10 أس سالب 6 في 112 تربيع
0.833
يعني هنا ال A هتكون كم
ال
A
هتكون تستخدم 0.833 في 112
الكل تربيع على الأسئلة حسبناها اللي هي 16.2
0.2 ال
B بتساوي
ناقص ثلث ال
log ال
F SUT على SA يعني
هتكون 90 minus ثلث ال log ال 0.8
33 في 112 على 16.2 وانت
اتنين كم
ال A طلعت كم و ال
B
-0.184 يعني عندي ال SF
هتكون A اللي هي 322.2
في N اللي هي 70 ألف
B اللي هي -0.184
42.7 يعني إذا كان ال alternating load 42.7 القطعة
بتعيش 70 ألف cycle توقع
في سؤال؟ طيب
نحكي عن ال stress concentration و ال notch
sensitivity في حالة الفتيق loading طبعًا إذا في
عندي notch أو تغير في ال cross section أو ثقب أو
fillet أي تغير في cross section بيعمل لي stress
concentration عشان نحسب الفتيق stress
concentration factor في علاقة طبعًا
في material بتكون حساسة notches sensitive وفي
material بتكون not notches sensitive أتوقع ال
material تكون كل ما كانت أكثر قصاوة بتكون أكثر
حساسية لل notches المواد ال ductile كثير بتكونش
حساسة لل notches أو حسيتها بتكون قليلة ففي
relation بين ال notches sensitive اللي هي Q
بيساوي KF - 1 على KT - 1 اللي هو ال Q اللي هي Notch
sensitivity تتغير من 0 to not notch sensitive to
1 fully sensitive ف ال notch sensitivity كيف
بيساوي اللي هو ال fatigue stress concentration
factor ناقص واحد على ال geometric stress
concentration factor ناقص واحد ال KT اللي بنجيه من
ال table زي ال table A 15 هذا في حالة ال bending في
حالة عندى shear بيكون ال notch sensitive in shear
بيستوى Kf in shear minus واحد على Kts minus واحد
في حالة كانت ال Q صفر
بتكون ال KF شو يستوي؟ واحد طلع المعادلة بحط Q
بستوي صفر بيصير ال Q ال KF بيستوي واحد في حالة
كمان انت ممكن ترى fully notch sensitive يعني ال Q
واحد بتكون ال KF بيستوي الكاتي
هن معطينا في الكتاب figure 626 في حالة .. ال notch
sensors دي في حالة reversed bending loading أو
reversed axial loading هن طبعا معطي ال notch
radius هن بالانش هن ال notch radius بالmillimeter
يعني اذا عندك .. يعني انا بشتغل ال curve على
English and metric units هو على ال y axis اللي هو
ال q ال notches في دي هي المعطينة ل different
steels وهذا ال curve ل الألمانيوم ألمانيوم سباكي
الألمانيوم طبعا كل ما بزيد ال strength بتاعة ال
steel لحظة ده نفس ال notch كل ما تزيد ال Q يعني كل
ما تصبح حساس اكتر لل notches ال Q بالزيد قبل متها،
هين عند ال strength هين خمسين kilo pound أو kilo
pound per square inch، هين مية، هين مية و خمسين،
هين متين و احد كذافبزيد ال strength بزيد ال notch
sensitivity و منها بحسب اللي هو KF بيصير واحد زاد
Q في KT minus واحد اللي هي من هذه المعادلة بقعد
بالطرفين في KT minus واحد بيصير عندى KF minus واحد
بيصير Q في KT minus واحد بعدين جيل واحد ع الجهة
التانيةفبصير عندك ال KF بالساوية واحد زي ال Q في
KT minus واحد هذا طبعا ال curve في حالة reversed
bending أو reversed axial loading في حالة reversed
torsional loading هي curve تانية طبعا نفس ال curve
عنده هنا notch radius
عندي هنا ال notch radius بال English units أو ال
notch radius بال metric units و هنا عندي ال torch
ده ال notch sensitivity و هي المعطيلة ال 10 side
strings هدى ل ال steels هدى ل ال aluminum و ال KFS
بسوة واحد زاد KUS في KTS minus واحد
أو ممكن استخدم الكيرفات equations ان هدول الكيرفات
أو هذه اعملها كيرفات انا عندي هذه الكيرفات من ون
جوا في بيانات وعملوا plotting ما زال بيانات موجودة
ممكن اعملاش كيرفات طيب
using curve فتح بحسب ال Q بيستوى
واحد على واحد جزر جزر تربية لل A على جزر ال R ال R
اللي هي Notch Radius Notch Radius الآن الجزر A هذا
parameter some parameter فيله معادلة في حالة ال
bending أو axial loading اللي هي reverse bending
أو axial loading أنا أحكيها إنها reversed
و هنا برضه reversed طيب
طب المعادلة يعني نفس المعادلة دول بس واحدة في ال
English units و واحدة فيهاش metric units هنا الجزر
A في حالة ال torsion واحدة في ال English units و
واحدة في ال metric units يعني أما بستخدم معادلة
هذه معادلة هذه معادلة أو هذه معادلة أو بستخدم هيش
ال curve دلوقت بستخدم ال curve ستة و عشرين وال
curve سبعة و عشرين أو المعادلات هذه في
حالة ال cast iron ال cast iron أساسا هو ملان جوا
notches فيه .. فيه كتير notches وبالتالي
لما بيعملوا فحص لل cast iron part already included
الـ notch فيه لأن الـ notch مليان نوتشز والتالي أي
نوتشز إضافية مش هتغير الواقع كتير يعني يفضل أو
يوصى أن نستخدم aqueous soap one two for all cast
irons نستخدم aqueous soap one two for cast irons
حديد الساكن نشوف
مثال
أستيل شافت في الـ bending لديه قوة أعظم من 690
ميجا باسكال لدي شافت مصنوع من الستيل ال SUT بتاعته
690 ميجا باسكال ال SUT 690
ميجا
Pascal and a shoulder with a filled radius of
three millimeters connecting a 32 millimeter with
a 38 millimeter diameter عندي حد
اتنين تلاتين ميلي
و هذه تبعين تلاتين من ليه؟ وهذه
ر
تلاتة
هو الحالة اللي عندى هو في حالة reversed binding
reverse
binding دول كف الكف في الساوية واحد
زاد كيو في كتي
-1 معناته بدي احصل شطال ال KTE ال KTE هروح على
الجداول هزنت ايه خمستاشر
هذا صحيح احنا هيكون A خمستاش تسعة عند
ال R ال R على D عند ال R ال دي small هي أكم 32 و ال
R هي تلاتة و
دي capital أنا
اتقر على دي تلاتة على 32 ستكون point one something
صح point zero
one zero تسعة تلاتة و ال .. دي capital على دي اللي
هتكون اللي هو تمانية و تلاتين على اتنين و تلاتين
كام؟
واحد
تمانية سبعة
طيب معناته أنا عندي هنا هتكون تقريبا هنا على الخط
هذا صح؟ مظبوط؟
و احنا بنحكي واحد point واحد تمانية سبعة عندي هذه
واحد point واحد و هذه واحد point خاصة يعني أنا جاي
بين التلين هدول يعني تقريبا ال KT هتكون في المنطقة
هذه يعني هذه one point six one point سبعة خمسة
تقريبا واحد point سبعة خمسة احنا
هنا احنا وين؟ احنا على الخط هذا احنا بين هذا و هذا
صح؟ يعني عند هنا واحد point ستة واحد point ستة
اتنين واحد point ستة اتنين يعني هتكون ال KTE
واحد point ستة اتنين الـ اخمستاش تسعة قعد
الكاتين ال Q
احنا bending يعني هتكون شكل ستة ستة عشرين ال notch
عندي تلتة مليمتر صح هاي تلتة مليمتر و ال strength
أكمل ستمية و خمسين يعني bond ستة تسعة يعني احنا
جاين هنا يعني
هتكون تقريبا bond سبعة يعني بنحكي bond تمانية هتكون
تحت شوية point ..لحظة
لأ بينهم point تسعة عادي point تسعة و نص جاية
point تمانية أربعة مثلا تقريبا point تمانية أربعة
ال Q point
تمانية أربعة اللي هو figure ستة ستة عشرين يعني
هتكون ال KF الساوية واحد زائد point تمانية أربعة في
KT اللي هي واحد point ستة اتنين ناقص واحد واحد
point خمسة اتنين
أو ممكن أستخدم المعادلات استخدم
المعادلة اللي هي المعادلة التانية هذه جزر ال a
بالساوية واحد بون اتنين اربع minus منها بحسب جزر ال
a بعدين بحسب ال q و بعدين بقعد في المعادلة بس عادة
ال fatigue loading تخشش تعقيدات زي هيك لإن كل هذه
ال mathematical model درجة الخطأ فيها مش بسيطة و
التالت اتحبك هاش كتير في
حالة ال fatigue loading طيب
المحاضرة الجام شوف كيف how to apply ال fatigue
stress concentration factor