На участке от точки 1 до точки 2 деформации остаются еще упругими, но закон Гука уже не выполняется

- угол наклона участка пропорциональности на диаграмме деформирования.

, (5.4)

где - первоначальная длина образца;

- остаточная длина образца после разрыва.

Материалы, обладающие значительной величиной относительного остаточного удлинения при разрыве , называются пластичными. Материалы, у которых остаточное удлинение меньше 3%, относят к хрупким материалам. Для элементов строительных конструкций, как правило, необходимо применять достаточно пластичные материалы. Пластичные материалы обладают повышенным сопротивлением в условиях концентрации напряжений, ударных и тепловых нагрузок, при наличии трещин и других поверхностных повреждений.

Как следует из сравнительного анализа диаграмм напряжений различных сталей (рисунок 1), при увеличении предела прочности стали, уменьшается площадка текучести, а для некоторых сталей она отсутствует. Кроме того, для более прочных материалов характерно уменьшение остаточного удлинения при разрыве . Это означает, что более прочные стали, как правило, менее пластичны, у них снижается надежность при динамических нагрузках, увеличивается способность к хрупкому разрушению.

· Ударная вязкость стали. Это еще одна характеристика хрупкости и пластичности сталей, необходимая для правильного выбора материалов строительных конструкций. Она обязательно учитывается при оценке свойств сталей в конструкциях, работающих при динамических нагрузках, например, при больших скоростях нагружения или при ударных нагрузках. Принципиальная схема испытаний на удар показана на рисунке 2. В основу методики испытаний положено представление о том, что для более хрупких материалов при разрушении затрачивается меньше энергии, чем для пластичных материалов. Надрез образца позволяет сосредоточить всю деформацию, поглощающую энергию удара, в срединном сечении.

– диаметр вдавливаемого шарика;

. (5.7)

Рисунок 4. Схема концентрации напряжений у отверстия.

Концентрация напряжений менее опасна, если в зоне концентратора могут проявляться пластические свойства стали. В этом случае при достижении максимальными напряжениями предела текучести _т происходит выравнивание напряжений у концентратора из-за наличия площадки текучести на диаграмме напряжений материала.

· Усталостное разрушение металла происходит под воздействием многократно повторяющихся нагрузок. Процесс постепенного накопления микропластических деформаций приводит к образованию микротрещин. На следующей стадии происходит длительный рост трещины, т.е. медленное, но стабильное увеличение размеров трещины за каждый цикл переменного нагружения. Усталостное разрушение материала и конструкции в целом опасно тем, что существуют критические размеры трещины, при достижении которых начинается неконтролируемый рост трещины, при этом конструкция разрушается практически мгновенно.

Способность материала сопротивляться повторно-переменным нагрузкам называется выносливостью материала. Максимальное напряжение, при котором материал будет работать не разрушаясь любое произвольно большом числе циклов нагружений, называется пределом выносливости материала .

Предел выносливости определяется экспериментально на специальных испытательных машинах. Наиболее распространенными являются испытания вращающихся цилиндрических образцов на чистый изгиб. За один оборот образца получается один синусоидальный цикл нагружения. Нагрузка на образец постепенно снижается, а число циклов нагружений до разрушения растет. Опыт испытаний стальных образцов показывает, что если образец не разрушился до 10⁷ циклов, то он не разрушится и при более длительном испытании. Такое число циклов называется базой испытаний.

Дата добавления: 2014-12-26; Просмотров: 499; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!