1.2.10 Влияние температуры и фактора времени на механические характеристики материала

Если испытания образцов на растяжение производить при различных температурах образца, то можно построить зависимость свойств материала от температуры.

Например, отмечено, что легированные стали и цветные сплавы при повышении температуры обнаруживают монотонное возрастание  и снижение _Т и _В.

Существенным является, и влияние фактора времени (особенно для полимеров). Изменение во времени деформаций и напряжений, возникающих в нагруженной детали называется ползучестью.

Частным проявлением ползучести является рост необратимых деформаций при постоянном напряжении. Это явление называется последействием.

Другим проявлением ползучести является релаксация - самопроизвольное изменение во времени напряжений при неизменной деформации.

Основными механическими характеристиками материала в условиях ползучести являются предел длительной прочности и предел ползучести.

Пределом длительной прочности называется отношение нагрузки, при которой происходит разрушение растянутого образца через заданный промежуток времени, к первоначальной площади сечения.

Пределом ползучести называется напряжение, при котором пластическая деформация за заданный промежуток времени достигает заданной величины.

Среди различных типов статических нагрузок особое место занимают периодически изменяющиеся или циклические нагрузки. Прочность материалов в условиях таких нагрузок связана с понятиями выносливости или усталости материала.

Своего подхода требует анализ прочности при динамических нагрузках. Поскольку при быстром нагружении развитие пластических деформаций затруднено, главенствующим механизмом разрушения оказывается развитие трещин, и материал обостренно воспринимает местные повышенные напряжения. Это потребовало создания специального метода испытания материала на чувствительность к хрупкому разрушению - испытания на ударную вязкость.

1.2.11 Коэффициент запаса

Основным в сопромате является метод расчета конструкции по напряжениям. В этом искомый размер находят из условия

,

где _max - максимальное напряжение, которое может возникнуть в элементе конструкции в процессе эксплуатации; [] - допускаемое напряжение.

Для пластичных материалов допускаемое напряжение обычно находят по пределу текучести

,

где п _Т - коэффициент запаса по пределу текучести.

Для хрупких материалов [] находят по пределу прочности

,

где п _В - коэффициент запаса по пределу прочности.

Выбор п осуществляют исходя из условий работы детали, ответственности, точности расчета и т.д.

1.2.12. Кручение

1.2.12.1 Чистый сдвиг

Рассматривая растяжение, мы говорили о том, что, взяв вместо поперечного сечения наклонное, мы получим в плоскости сечения касательные напряжения. Положим, что такое напряженное состояние, когда на гранях выделенного (сечениями) элемента возникают только касательные напряжения . Такое напряженное состояние называют чистым сдвигом. Наиболее просто чистый сдвиг можно получить нагружением пластины, захваченной в жесткие шарнирно соединенные накладки. Во всех точках пластины будут

,

где  - толщина пластины.

Другой пример - тонкостенная цилиндрическая трубка, нагруженная моментами, приложенными в торцевых плоскостях. В этом случае

,

где R - радиус трубы.

В результате возникают угловые деформации, связанные с  соотношением

, где .