7 Работа сталей при однократном статическом растяжении: унифицированная диаграмма упругопластической работы строительных сталей (диаграмма Прандтля).

Р абота стали под нагрузкой. Условие пластичности. Установлено,что при ϭT /ϭB ≤0,75 после упругой работы и небольшой переходной стадии наступает пластическое течение, что на диаграмме (см. рис. 2.8) отмечается протяжённой площадкой текучести. В целях упрощения расчётных предпосылок при работе конструкции в упругопластической стадии диаграмма работы стали уподоблена работе идеального упругого тела, которое совершенно упруго до предела текучести и совершенно пластично после него (рис. 2.13).

При одноосном напряжённом состоянии переход в пластическую стадию происходит при достижении нормальным напряжением предела текучести.При многоосном напряжённом состоянии переход в пластическую стадию зависит не от одного напряжения, а от функции напряжений, характеризующих условия пластичности. Работе стали и алюминиевых сплавов наиболее близки третья и четвертая теории прочности. В [1] принята четвертая, энергетическая теория прочности. По этой теории пластичность наступает тогда, когда работа изменения формы тела достигает наибольшей величины.

На основе четвертой теории прочности, одноосное приведённое напряжение, эквивалентное по переходу материала в пластическое состояние данному сложному напряжённому состоянию, определяется в главных напряжениях, а также может быть выражено в нормальных и касательных напряжениях:

ϭef =Ryn ,

2 2 2 ( ) 3( 2 2 2 ) ϭef =ϭx +ϭy +ϭz -ϭxϭy +ϭyϭz +ϭzϭ+τxy +τyz +τzx =Ryn .

Отсюда при изгибе (вдали от точек приложения нагрузки), когда ϭx ≠0; τxy ≠0, то условие пластичности запишется в следующем виде

При простом сдвиге ϭx = 0

8 Концентрация напряжений.

Р абота стали при концентрации напряжений. В местах искажения сечения и отверстий, выточек, надрезов, утолщений происходит искривление линий силового потока и его сгущения около препятствия, что приводит к повышению напряжения в этих местах (рис. 2.9). Отношение максимального напряжения к номинальному характеризуется коэффициентом концентрации напряжений Kϭ= ϭmax / ϭ0. Для выточек или отверстий Kϭ= 2 ÷3; для надрезов Kϭ= 6 ÷9.

Напряженное состояние изделия при наличии концентрации напряжений очень сложное. Однако по характеру работы металла в изделии можно установить две основные зоны: зона резкого перепада напряжений и зона с распределением напряжений, близких к равномерному.

9 Влияние предшествующей пластической деформации на работу металла при повторном нагружении.

У дарная вязкость. Испытания на ударную вязкость проводят на маятниковом копре, образцы сечением 10 ×10 мм, длина 60 мм. Склонность металла к хрупкому разрушению и чувствительности к концентрации напряжений проверяется испытанием на ударную вязкость. Ударная вязкость измеряется удельной работой, затрачиваемой на разрушение образца. В надрезанном образце (рис. 2.10) напряжения распределяются неравномерно, с пиком у корня надреза. Ударное действие на образец увеличивает возможность перехода металла образца в хрупкое состояние. Температура, при которой происходит спад ударной вязкости (ниже 30 Дж/см2), принимается за порог хладноломкости. Браковочное значение ударной вязкости устанавливается стандартом.