2.3. Характеристика материалов

Изучение этого раздела позволяет получить представление о свойствах конструкционных материалов, о влиянии на них таких факторов, как температура, скорость нагружения. Кро­ме того, необходимо уяснить физический смысл таких явле­ний, как ползучесть, релаксация напряжений, наклеп, вынос­ливость (усталость), концентрация напряжений, динамичес­кая прочность. Сведения о поведении материала в различных условиях необходимы для того, чтобы правильно рассчиты­вать надежные размеры элементов конструкции, при которых она выдержит различные сочетания нагрузок.

Желательно ознакомиться с методами определения напря­жений в работающих деталях, в частности, с методом элек­тротензометрии.

Следует иметь в виду, что за последние десятилетия раз­витие получила физико-химическая механика материалов, ко­торая устанавливает зависимость механических свойств тел от их химического состава и структуры, от физико-химичес­ких факторов — температуры, адсорбционного и химического действия внешней среды и др.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется твердостью материала и как ее опреде­ляют? Связь твердости и прочности для некоторых материа­лов.

2. Что называется выносливостью (усталостью) материа­ла?

3. Как влияет температура на механические характеристи­ки материалов?

4. Как проявляются явления ползучести материалов и ре­лаксации напряжений?

5. Что называется наклепом материала?

6. В каких случаях в деталях машин возникает концент­рация напряжений? Что называется коэффициентом концен­трации напряжений?

7. Методы экспериментального определения напряжений

8. в деталях машин и их сущность.

2.4. Сдвиг, срез, сжатие

Сначала надо уяснить понятие «чистый сдвиг». При изу­чении деформаций обратить внимание на то, что одна из ди­агоналей выделенного элемента, по граням которого действу­ют касательные напряжения, удлиняется, а другая укорачи­вается. Существует взаимосвязь между деформациями сдви­га и растяжения-сжатия, она выражается формулой G=E/(2(1+µ)), являющейся математической зависимостью между модулем упругости при растяжении и сжатии Е и модулем сдвига G. Заслуживает внимания аналогия законов Гука при сдвиге (τ =G*у) и при растяжении или сжатии (σ = Eɛ). Сле­дует иметь в виду, что касательные напряжения в плоскости среза принято считать равномерно распределенными. Следует обратить внимание на основные допущения, положенные в ос­нову расчета на смятие. Необходимо рассмотреть примеры применения теории сдвига (расчеты на срез заклепочных и сварных соединений).

Вопросы для самопроверки

1. Что называется деформацией чистого сдвига?

2. Сформулируйте условие прочности при расчетах на срез.

3. Что такое смятие? На каких допущениях основаны рас­четы на смятие?

4. Как определяется площадь смятия, если ее поверхность смятия плоская и поверхность смятия цилиндрическая?

5. Как определяются напряжения в поперечном сечении бруса при чистом сдвиге?

6. Сформулируйте закон Гука для деформации сдвига. Каков физический смысл модуля сдвига?

7. Какая существует зависимость между модулями упру­гости при растяжении (сжатии) и модулем сдвига?

8. Как рассчитываются заклепочные и сварные соедине­ния на срез?