Выбор материала конструкции

При выборе материала конструкции необходимо учитывать целый ряд факторов: стоимость материала, возможность применения высокопроизводительных процессов обработки, однородность, неизменность механических свойств во всем возможном при эксплуатации диапазоне температур, долговечность. Однако наибольшее внимание при выборе материала должно уделяться обеспечению необходимой прочности и жесткости конструкции при наименьшей массе.

Критерием, связывающим прочность и массу и позволяющим, следовательно, сравнивать различные материалы, является удельная прочность.

Масса детали, имеющей площадь поперечного сечения F, длину l и выполненной из материала с плотностью будет

Площадь F определяется действующей нагрузкой и допускаемым напряжением при рассматриваемом виде деформации. Так, при растяжении силой Р потребная площадь сечения детали

где – предел прочности материала при растяжении. Подставив F в выражение для m, получим

Отношение носит название удельной прочности при растяжении.

Для каждого вида деформации есть свои выражения для удельной прочности. Чем выше значение удельной прочности, тем меньше масса детали.

Критерием, связывающим жесткость и массу, является удельная жесткость – отношение модуля упругости к плотности

В настоящее время в самолетостроении основными конструкционными материалами являются высокопрочные магниевые и алюминиевые сплавы, легированные стали и титановые сплавы. В последнее время начали широко внедряться композиционные материалы.