2.7.4 Испытания плоских образцов и элементов сосудов при двухосном напряженном состоянии

Для решения отдельных задач механики материалов (о концентрации напряжений, о закономерностях развития малых упруго-пластических задач и др.) используются образцы в виде прямоугольника или параллелограмма, имеющие по сторонам специальные захваты для приложения нагрузки (рисунок 2.7.8).

Рисунок 2.7.8 – Образец со специальными захватами

Имеются примеры применения крестообразных образцов.

Равномерное двухосное растяжение, но с градиентом по толщине, можно получить в центре диска, опертого по контуру и нагружаемого в центральной части по кругу.

В центре диска из хрупкого материала:

,

где N – прилагаемое усилие;

R – радиус диска;

r – радиус контура, по которому приложена нагрузка;

а – толщина диска.

Отдельные механические свойства материалов можно получить методом выпучивания плоских или сферических деталей, защемленных по контуру и нагружаемых односторонним равномерно распределенным давлением.

2.7.5 Другие методы статических испытаний материалов при сложном напряженном состоянии

В лабораторной практике часто используются экспресс-методы, позволяющие производить сравнительную оценку свойств материалов.

Наиболее простым способом испытания материалов в условиях двухосного растяжения (в пластической области) является изгиб широких пластин.

Известен способ испытания широкого образца с узкой поперечной двухсторонней вытачкой. Испытывают также круглые сплошные и полые образцы с вытачкой разной геометрии. Напряженное состояние с соотношением напряжений можно получить в центральной части цилиндра, сжимаемого по радиусу между параллельными плитами пресса. Это соотношение сохраняется и при пластических деформациях, достигающих 10 %. Испытания хрупких материалов (типа горных пород и бетонов) можно проводить по схеме, представленной на рисунке 2.7.9.

Рисунок 2.7.9 – Схема испытания образцов хрупких материалов

Напряженное состояние образца в плоскости стыка обойм характеризуется нормальным σ и касательным τ напряжениями, соотношение между которыми .

Имея несколько пар обойм с различным углом β, можно строить огибающие кругов Мора.

Быстрым нагревом охлажденного шарика можно создавать гидростатическое растяжение. Однако перечисленные методы имеют низкую достоверность.

Имеются свои особенности испытаний на усталость, при низких и высоких температурах, о чем подробнее можно узнать из предлагаемой литературы.

Литература

1. Г.С.Писаренко, А.А.Лебедев. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии. «Наукова думка», Киев, 1976.

2. А.П.Филин. Прикладная механика твердого деформируемого тела. Т.1, «Наука», М., 1975.

3. И.И.Гольденблат, В.А.Копнов. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов. «Машиностроение», М., 1968.

4. Механические свойства конструкционных материалов при сложном напряженном состоянии. Справочник, «Наукова думка», Киев, 1983.

5. Л.М.Седоков. Механические теории прочности. Томск, 1975.

6. Прочность материалов и элементов конструкции в экстремальных условиях. В 2-х томах под ред. Г.С.Писаренко, «Наукова думка», Киев, 1980.

7. Разрушение. Т.2, «Мир», М., 1975.