10.Работа стали при нераномерном распределении напряжений. Концентрация напряжений.

1. Гладкий образец, к=1,0, напряжения равномерны

2. Образец с круглым отверстием, к=1,5-3,0, концентрация напряжений у отверстия

сталь становится менее пластичной и более хрупкой

3. Образец с острым отверстием, к=6,0-9,0, концентрация напряжений у острого конца

сталь становится склонна к хрупкому разрушению в большей степени.

Неравномерность распределения напряжений оценивают коэффициентом концентраций. к=σ_max/σ_n,

σ_max – max напряжение в месте концентрации,

σ_n – номинальное, равномерно распределенное напряжение по ослабленному сечению.

σ_n =N/A_n

A_{n -}площадь нетто, т.е. за вычетом отверстий.

11.Работа стали при сложном напряженном состоянии.

Сложное напряженное состояние-

Характеризуется наличием 2 или 3 главных нормальных напряжений(Ϭ₁, Ϭ₂, Ϭ₃), действующих одновременно.

1.Одноосное напряженное

состояние – пластические деформации развиваются при напряжениях равных пределу текучести σ_у

2. Двухосное напряженное

состояние с разнозначными напряжениями – пластические деформации начинаются раньше чем главные напряжения достигают предела текучести .

Сталь становится более пластичной.

Если |σ₁|=| σ₂| - чистый сдвиг.

3. Двухосное напряженное состояние с однозначными напряжениями.

Сталь становится менее пластичной и склонной к хрупкому разрушению.

4. Трехосное напряженное состояние – σ2 и σ3 сдерживают развитие пластических деформаций в направлении σ1. Развитие пластических деформаций запаздывает, σ_у повышается, длина площадки текучести уменьшается. Повышается склонность стали к хрупкому разрушению.

12.Работа стали при повторных нагрузках статического характера.

1). Повторная нагрузка в упругой стадии работы Стадия работы материала не влияет на свойства стали, т.к. упругие деформации обратимы.

2). Повторная нагрузка в упруго-пластической стадии с перерывом при разгрузке (после отдыха) приводит к наклепу. Это повышение упругих свойств материала в результате предшествующих пластических деформаций. Сталь становится менее пластичной, склонной к хрупкому разрушению. Для стали это явление отрицательно.

3). Повторная нагрузка в упруго-пластической стадии без перерыва при разгрузки.

1- петля Гистерезиса. Ее площадь показывает сколько энергии ушло на образование новых несовершенств в структуре металла.

13.Работа стали при вибрационных нагрузках. Усталость металла. Факторы, влияющие на величину вибрационной прочности. Учет усталости при проектировании конструкий.

Многократное миллионы раз повторное нагружение может привести к разрушению при напряжении, меньшем, чем временное сопротивление и даже предел текучести.

Это явление называют усталостью металла, а разрушение – усталостным. Способность металла сопротивляется усталостному разрушению называют выносливостью, а напряжение, при котором происходит разрушение называется вибрационной прочностью(σ_bs). Вибрационная прочность зависит от числа циклов загружения.

При большом числе циклов загружения σ_bs стремится к некоторому пределу, который называется предел выносливости или предел усталости (σ_v).

При 2 млн циклов вибрационная прочность мало отличается от предела усталости, поэтому испытания по определению предела выносливости производят на базе 2 млн циклов.

Вибрационная прочность снижается при наличии концентраторов напряжения. Повысить усталостную прочность конструкции можно путем снижения концентраций напряжения (применить зачистку швов, плавное изменение сечений, механическую обработку кромок и др).