5.Работа стали на растяжение.

Д иаграмма напряжений и относительной деформации.

σ=N/A, где N – продольная сила, А – площадь поперечного сечения

ε=(Δl/l)*100%

При небольших нагрузках элемент работает в упругой стадии (прямая линия на диаграмме), которая продолжается до предела пропорциональности σ_пц. В этой области работы стали между напряжениями и деформациями существует прямая пропорциональность (σ=f(ε)). В области упругой работы стали деформации упруго возвратимы. При увеличении нагрузки после σ_пц нарушается пропорциональность, деформации растут быстрей, чем напряжение. При определённых нагрузках напряжения остаются постоянными, а деформации растут, т.е. сталь течёт (вторая прямая линия на диаграмме – площадка текучести). Напряжения, при которых сталь начинает течь – предел текучести – σ_т . Если загрузить элемент до площадки текучести, и потом разгрузить, то разгрузка пойдёт по линии, параллельной линии загрузки.

ε_общ=ε_упр+ε_{остаточные(пластические)}

При дальнейшем увеличении нагрузки элемент опять начинает воспринимать нагрузку – стадия самоупрочнения. Наивысшая точка на диаграмме – несущая способность элемента, или максимальное усилие, которое может воспринимать элемент.

σ_вр=N_max/A, где σ_вр – временный предел прочности, А – первоначальная площадь сечения.

В дальнейшем в самом слабом месте происходит резкое уменьшение сечения, прочность падает и происходит разрыв.

Площадку текучести имеют только малоуглеродистые стали. Стали повышенной прочности и высокопрочные не имеют площадки текучести. Для этих сталей устанавливается условный предел текучести.

2 – повышенной прочности , 3 - высокопрочная

Для малоуглеродистой стали σ_Т/ σ_В≈0,6, поэтому элементы из малоуглеродистых сталей рассчитываются с учётом развития пластических деформаций, т.е. по упруго-пластической стадии; для остальных сталей σ_Т/ σ_В >0,85, элементы из этих сталей рассчитываются только по упругой стадии, так как возможно хрупкое разрушение.

Для всех сталей установлены 3 характеристики:

1. начало развития больших пластических деформаций – предел текучести;

2. несущая способность – временный предел прочности;

3. относительные удлинения при разрушении.

Эти характеристики указаны в СНиПе для всех марок стали, определены при комнатной температуре. При отрицательных температурах σ_Т и σ_В незначительно растут, но сближаются между собой, т.е. сталь становится более хрупкой. При повышении температуры до 100˚С прочность растёт незначительно, при 400-500˚С резко падает, при 600˚С сталь течёт. При работе в упругой стадии между напряжениями и деформациями существует зависимость σ=Е*ε, где Е – модуль упругости стали. Е=tgα. Модуль упругости одинаков для всех марок стали и равен 2,06*10⁵ МПа.

6.Работа стали при концентрации напряжений.

Р астягиваем пластину стали. При расчёте пластины на растяжение напряжение в любом сечении по длине пластины распределяется равномерно. Если взять такую же пластину с отверстием посередине, силовые линии будут огибать его, по бокам образуется концентрация (сгущение) напряжения, а у торцов – равномерное напряжение сохранится.

К – концентратор напряжений, чем больше эта величина, тем большая концентрация напряжений возникает в местах резкого изменения сечения – у надрезов, отверстий, трещин, и даже в местах появления ржавчины. К= σ_max/ σ_ср .

Величина К зависит от радиуса закругления. Чем он меньше, тем больше К.

При статических нагрузках и нормальном напряжении К не влияет на несущую способность и в расчётах не учитывается. При динамических нагрузках и пониженной температуре К приводит к уменьшению несущих способностей, учитывается путём её снижения.