11.РАСТЯЖЕНИЕ И СЖАТИЕ
11.1.Диаграмма растяжения
Записанная с помощью специального устройства на испытательной машине диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали изображена на рисунке.
В начальной стадии нагружения до точки А диаграмма растяжения представляет собой наклонную прямую, что указывает на пропорциональность между нагрузкой и деформацией (подчеркивается справедливость закона Гука). Нагрузка, при которой эта пропорциональность еще не нарушается (Fпц), используется для вычисления предела пропорциональности:
σпц = Fпц /Ао.
F
В |
А
Fуп
Fпц
0
|
|
E |
С |
Д |
K |
|
Fmax |
FK |
|
FT |
||
|
||
|
|
l
Пределом пропорциональности σпц называется наибольшее напряжение, до которого существует пропорциональная зависимость между нагрузкой и деформацией. Зоной упругости называется зона ОА. После достижения предела пропор-
60
циональности деформации начинают расти быстрее (точка В соответствует пределу упругости).
Пределом упругости σпц называется максимальное напряжение, при котором в материале не обнаруживается признаков пластической (остаточной) деформации. Предел упругости характеризует начало перехода от упругой деформации к пластической.
Горизонтальный участок диаграммы CD соответствует площадке текучести. Здесь деформации растут без увеличения нагрузки. Нагрузка FТ используется для определения физического предела текучести:
σТ = FТ / Ао.
Физическим пределом текучести σТ называется наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения растягивающей нагрузки [30].
Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к упрочнению образца. Усилие Fmax используется для вычисления временного сопротивления:
σВ = Fmax/Ao.
Временным сопротивлением называется напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца. Зона DE называется зоной упрочнения. При дальнейшем удлинении образца появляется шейка, которая приводит к разрушению. Сила, соответствующая точке К, называется разрушающей FК, а напряжение называется истинным сопротивлением разрыву.
61
11.2. Методы расчета строительных конструкций
Основным при расчете механических узлов и деталей машиностроительных конструкций является метод допускаемых напряжений. Критерием надежности конструкции должно быть выполнение условия
σmax ≤ [σ],
где σmax – наибольшее рабочее напряжение, возникающее в опасном сечении;
[σ] – допускаемое напряжение, полученное на основании экспериментальных исследований.
Допускаемое напряжение определяется по формуле
[σ] = σo/n,
где σo – опасное напряжение;
n – коэффициент запаса прочности.
Для пластичных материалов за опасное напряжение при статической нагрузке принимается предел текучести σT; для хрупких материалов – временное сопротивление (предел проч-
ности) σB.
Значение коэффициента запаса прочности, а следовательно, и допускаемого напряжения зависит от многих факторов [30]. Основными факторами, которые влияют на выбор его значения, являются:
1)соответствие механических свойств материала конструкции и отдельно испытанных образцов;
2)учет конкретных условий работы рассчитываемой конструкции;
3)метод определения напряжений (степень точности этого метода);
4)неточность задания внешней нагрузки;
62