99 Закон Гука.. Методы оценки прочностной надежности элементов конструкции
Закон Гука см. выше.
МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТНОЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
Прочность, т. е. способность сопротивляться разрушению, является чрезвычайно важным свойством конструкции. Для создания безопасных и эффективно работающих конструкций инженерами разработаны различные методы оценки прочностной надежности их элементов. Наибольшее распространение получил метод расчета по допускаемому напряжению — наибольшему напряжению, при котором обеспечивается безопасная работа проектируемого элемента конструкции. Условие прочности имеет вид σmax ≤ [σ], где σmax – наибольшее напряжение в детали от ожидаемой нагрузки. [σ] допускаемое напряжение, свойственное принятому материалу и типу детали. Назначение допускаемого напряжения является ответственным этапом расчета и проектирования. В инженерных расчетах допускаемые напряжения используют в основном для предварительных расчетов, связанных с приближенным определением основных размеров деталей. Значения допускаемых напряжений приведены в справочниках. Широкое распространение получил также расчет по запасам прочности. Условие прочности в этом случае n = σпред/σmax. где п — коэффициент запаса прочности. При действии статических нагрузок иногда используют запас прочности по несущей способности n = Fразр / F, показывающий отношение нагрузок в момент разрушения в рабочих условиях. При проектировании стационарных долговременных сооружений коэффициент п назначают равным 2...5, в авиационной технике п = 1,5...2 и т. д. Обычно расчет по запасам прочности используют в качестве проверочного.
100 Механические свойства конструкционных материалов.
[См. ниже, отдельной теории нет.]
101 Испытание материалов при растяжении
В расчетах прочности
стержней при растяжении и сжатии
необходимо знать механические свойства
материалов. Эти свойства выявляются
при испытаниях образцов на растяжение
под нагрузкой.
График зависимости между растягивающей
силойF
и удлинением
образца ΔL
называют диаграммой
растяжения.
Диаграмму можно условно разделить на четыре зоны. Первая зона называется зоной упругости, здесь свойства материала на участке ОА подчиняются закону Гука. Вблизи точки А можно отметить точку К, в которой после снятия нагрузки (разгрузки) в образце возникает остаточная деформация. Напряжение в точке К называют пределом упругости. Практически величина предела упругости близка к пределу пропорциональности материалов. Вторая зона KD называется зоной общей пластичности. Для нее характерно существенное увеличение деформации (длины) образца без заметного увеличения напряжения (нагрузки). В этой зоне для некоторых материалов (например, малоуглеродистой стали) наблюдается почти горизонтальный участок — площадка текучести (отрезок CD диаграммы). Третья зона DB – зона упрочнения; здесь удлинение образца более интенсивное по сравнению с зоной ОК. Если разгрузить образец в любой точке F этой зоны, то при последующем нагружении материал приобретает способность воспринимать без остаточных деформаций большие нагрузки. Явление повышения упругих свойств материала в результате предварительного пластического деформирования носит название наклепа или нагартовки и широко используется в технике. Так, например, цепи и тросы грузоподъемных машин, а иногда болты и пружины подвергают предварительному растяжению силами, превышающими рабочие, для того чтобы избежать остаточных удлинений в дальнейшем. Проволока, полученная волочением, выдерживает большие нагрузки, чем материал, из которого она изготовлена. Наклеп может быть снят термической обработкой — отжигом. Для этого материал нагревают до известной температуры, выдерживают при этой температуре в течение определенного времени, а затем медленно охлаждают. Четвертую зону ВМ называют з о ной местной текучести. Здесь удлинение образца происходит с уменьшением силы и сопровождается образованием местного сужения — шейки. При этом среднее напряжение в поперечном сечении шейки возрастает. В точке М наступает разрушение образца. У многих материалов разрушение происходит без заметного образования шейки.