§ 3. Влияние концентраторов напряжений

Схема напряженного состояния и характер зависимости Ci = /(ei) влияют на изменение величины пластической дефор­мации металла, предшествующей разрушению. При этом во всех случаях величина максимального разрушающего напряжения оказывается неизменной, и казалось бы конструктивная

271

прочность не должна снижаться. Это было бы справедливо, если бы в конструкциях совершенно отсутствовали различного рода концентраторы напряжений. В реальных конструкциях, в том

числе и в сварных, имеются многочисленные концентраторы. Допустим, что имеется концентратор, острота которого при пластической деформации оценивается коэффициентом К_е, ука­зывающим, во сколько раз величины деформации металла у вер­шины концентратора больше величины средней пластической деформации металла в зоне без концентратора. Тогда разруше­ние металла в концентраторе произойдет при средней деформа-

иии металла вне зоны концентратора—^—. При этом очевидно, чем меньше пластичность металла, т. е. e_pajp, тем меньше ^ря3р .

Последняя величина может оказаться, например, меньше е_т, и тогда разрушение будет происходить, когда среднее напряже­ние еще не достигнет а_т.

Как указывалось выше, уменьшение величины предельной упруго-пластической деформации <?_прел , по сравнению с одно­осным растяжением, зависит от схемы напряженного состояния и показателя степени упрочнения п.

При наличии концентраторов в конструкции разрушение бу­дет наступать при значениях средней деформации -~^-, что

фактически означает понижение запаса конструктивной проч­ности, по сравнению с одноосным нагружением. Например, при испытании внутренним давлением цилиндрических обечаек диа­метром 120 мм без концентраторов из стали СП-28 толщиной' _s==\ _MM разрушение происходит при окружной упруго-пласти­ческой деформации <?_пред = 0,015—0,018. После того как в трех цилиндрических обечайках были просверлены круглые сквозные отверстия диаметром 1,85 мм, значение равномерной упруго-пла­стической окружной средней деформации к моменту разрушения обечаек упало в 1,5 раза *.

Неоднородность механических свойств обычно способствует локализации пластических деформаций. Ее влияние по форме своего проявления иногда сходно с действием концентраторов.

§ 4. Влияние пониженной температуры

При понижении температуры происходит изменение диа­граммы Сч—/(<?|). В частности, у низкоуглеродистых и низколе­гированных сталей с понижением Т повышается предел текуче-

* Перед испытанием обечаек внутренним давлением отверстия заклеива­лись резиной.

272

сти металла, уменьшаются величина предельной деформации до разрушения, величина равномерной деформации до образования шейки и показатель степени упрочнения (рис. 12-8). Все указан­ные изменения диаграммы а=/(е) приводят при наличии кон­центраторов к уменьшению запаса конструктивной прочности, если его оценивать по величине упруго-пластической деформа­ции металла до разрушения. С понижением температуры увели­чивается так называемый зуб текучести, величина Да (см. рис. П-10). Углеродистые стали становятся чувствительными к скорости нагружения. Не учитывать этот фактор нельзя, так как это может привести к понижению конструктивной прочности. В главе XI были приведены примеры отрицательного влия­ния пониженной температуры при наличии концентраторов на-

б[, «Г/мм*

				2*
J			^**^о					1
ta	^
/

О 0,1 0,2 0,3 0,Н 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Рис. 12-8. Диаграммы зависимости напряжений от деформа­ций при различных температурах у стали Ст. 3: V — при Г=20"С; 2-при 7"»-496" С

пряжений (см. рис. 11-5), Характерно, что в исходном состоянии и после отпуска величина е_ср с понижением температуры непре­рывно падает, хотя среднее разрушающее напряжение сг_ср сохра­няется неизменным или даже повышается.

В образцах, прошедших деформационное старение (см. рис. 11-5), прочность до некоторой температуры сохраняет свое значение, хотя деформация непрерывно уменьшается. Когда средняя деформация становится соизмеримой с величиной, соот­ветствующей пределу текучести металла, происходит также заметное снижение прочности.

Известны многочисленные случаи разрушений сварных кон­струкций (сварных судов, резервуаров, мостов), которые проис-

58 823

273

ходили, под влиянием нескольких, неблагоприятных фактор об, по непосредственной причиной таких разрушений, как правило, ока­залась пониженная температура.