На головну

Робота стали під навантаженням

  1.  A) працює з усіма перерахованими форматами даних
  2.  GraphWorX64 - Робота з 3D об'єктами
  3.  GraphWorX64 - Робота з об'єктами 2D
  4.  I. Раїса стаєнь. Зі спогадів про видання творів І. В. Сталіна і його короткої біографії
  5.  II. І. П. Товстуха. Енциклопедична біографія І. В. Сталіна середини 20-х років
  6.  II. Відповідь товариша Сталіна
  7.  II. Робота комісара полку

а) Види і механізм руйнування стали

Залежно від ступеня розвитку пластичних деформації руйнування може бути:

крихке - Відбувається шляхом відриву, без помітних деформацій, раптово. При цьому руйнуються міжатомні зв'язку. Міцність кристала становить 3300кН / см2;

пластичне - Менш небезпечне, супроводжується значними деформаціями і є результатом зсуву однієї частини кристала щодо іншої, а напруги для зсуву становлять ?1300кН / см2 , Що набагато більше sт металів (НЕ> 100 кН / см2).

Таким чином, один і той же матеріал може зруйнуватися і крихке і пластично в залежності від виду навантаженого стану, наявності концентраторів напружень, to і т. п. Розбіжність між теоретичною і реальною міцністю пояснюється дефектами кристалічної решітки, які бувають (рисунок 2.5):

- точкові - Відсутність атома у вузлі решітки - наявність стороннього атома у вузлі або поза вузла;

- лінійні - Крайові і гвинтові дислокації (мають найбільший вплив);

- поверхневі - Межі зерен, двійникові прошарку і т. П.

- об'ємні - Пори і сторонні включення.

 а - крайова дислокація; б - гвинтова діслокаціяРісунок 2.5 - Види дислокацій

Зі збільшенням числа дислокацій міцність кристала (зерна) падає, але при більшій щільності - міцність знову зростає.

Таким чином, для підвищення міцності матеріалів можна йти двома шляхами: 1-ий - зменшення числа дефектів кристалічної решітки, т. Е. Наближення до ідеальної, 2-ий - спрямована зміна решітки та підвищення щільності дислокацій (легування, попередня пластична деформація і т. п.).

При поликристаллическом будові кордону зерен і перліт створюють додаткові перешкоди руху дислокацій і сприяють збільшенню опору пластичних деформацій і підвищенню міцності стали.

Властивості монокристалла різні по різних напрямах, але при великій кількості хаотично орієнтованих кристалів сталь поводиться як ізотропний матеріал.

б) Робота стали при одноосьовому розтягуванні

стадія 1 - Пружна робота, зв'язок між s і ? лінійна і підкоряється закону Гука (2.1). smax = sp; Е = 2,06 · 105 Мпа - cоnst.

стадія 2 - Пружно-пластична робота, з'являються окремі зрушення в зернах фериту, лінійна зв'язок між s і ? порушується, Е - змінний.

стадія 3 - Плинність, ? ростуть при N = сonst, відбувається інтенсивний рух дислокацій і збільшення їх щільності, розвиток ліній зсуву в зернах фериту. Протяжність майданчики плинності низьковуглецевих сталей 1.5 ? 2.5%. Тут ? = ?ост + ?упр і smax = sт.

стадія 4 - Розвиток деформацій стримується, лінії зсуву викривляються, рух дислокацій ускладнюється і зростання ? можливий тільки при збільшенні навантажень (самозміцнення), матеріал працює як пружно-пластичного.

При s близьких до su, Поздовжні і поперечні деформації локалізуються і в слабкому місці утворюється шийка з подальшим розривом.

Тут, важливим показником (крім sт = sу; su і ?) є ставлення  - Характеризує резерв міцності, т. К. Робочі s в елементах МК НЕ> sу. Це ставлення справедливо для сталей звичайної і підвищеної міцності.

Для високоміцних сталей  = 0.8 ? 0.9.

ставлення  = 0.8 ? 0.85 характеризує опір малим пластичних деформацій і має великий вплив на стійкість стиснутих елементів.

 Малюнок 2.6 - Діаграма розтягування сталі і утворення шийки

Діаграми "s - ?" для різних сталей істотно розрізняються за параметрами. Якщо побудувати ці залежності в відносних координатах s / s02 і ? / ?02 (Де s02 - Умовний sт, Встановлений по ?ост= 0.2%), то відмінності будуть дуже малими (на початку майданчики плинності), що дозволяє використовувати при розрахунках уніфіковану діаграму (рисунок 2.7), і більш того, для зміцнення розрахункових передумов при роботі конструкцій в стадії 2 діаграму "s - ?" без великий похибки (в бік деякого запасу) можна замінити ідеалізованої діаграмою пружно пластичного тіла (малюнок 2.8).

   
 Малюнок 2.7 - Уніфікація діаграм роботи сталей    Малюнок 2.8 - Ідеалізована діаграма роботи стали

При стисненні коротких зразків сталь поводиться аналогічно розтягнутим, su неможливо, т. к. сталь розплющується.

в) Робота стали при складному напруженому стані

Характеризується наявністю двох або трьох головних нормальних напружень, s1, s2 і s3, Що діють одночасно.

Якщо, при одноосьовому напруженому стані (s ? 0; s2 і s3 = 0), пластичні деформації розвиваються при sт, То при складному - переході в пластичний стан, залежить від знака і співвідношення значень діючих "s". При однозначному полі "s" розвиток пластичних деформацій запізнюється, sт підвищується, а протяжність площадки плинності зменшується і підвищується небезпека крихкого руйнування.

При 3-х осном розтягуванні і s1 = s2 = s3 метал руйнується крихко, а при стисненні зруйнувати метал не вдається (рисунок 2.9).

При разнозначних s спостерігається зворотна картина (пластичність починається раніше, ніж досягається sт, Сталь стає як би більш пластичної) (рисунок 2.10).

В СНиП розрахункові формули отримані на підставі енергетичної теорії міцності.

 
 Малюнок 2.9 - Схема навантаження при складному напруженому стані    1 - однозначне поле напруг; 2 - різнозначний поле напруг; 3 - одновісне растяженіеРісунок 2.10 - Діаграми роботи стали при складному напруженому стані

г) Робота стали при нерівномірному розподілі напруг.

Концентрація напружень.

У місцях спотворення перетину (у отворів, виточок, надрізів, тріщин і т. П.) Лінії головних "s" викривляються і, огинаючи кордону, згущуються, що характеризує підвищення "s" в цих місцях, а викривлення свідчать про появу двох головних напруг s1 і s  (Плоский напружений стан), а при великій товщині елемента виникає і s3 - Об'ємний напружений стан (рисунок 2.11).

Нерівномірність розподілу "s" характеризується коефіцієнтом концентрації

;  . (2.3)

АНТ - Площа ослабленого перерізу, яка залежить від радіуса кривизни (гостроти) надрізу:

у круглих К = 1.5 ? 3.0;

у гострих К = 6 ? 9

при r = 0 K = 1.

Чим вище концентрація s, тим менше пластичні деформації. При статичних навантаженнях і нормальної to вплив на міцність концентраторів невелика і їх можна не враховувати.

Ці явища небезпечні при експлуатації конструкцій при низьких температурах, динамічних навантаженнях.

 Малюнок 2.11 - Концентрація напруги

д) Робота стали при повторних навантаженнях

При повторному завантаженні металу в упругопластической стадії виникає наклеп, область пружної роботи збільшується, а пластичність падає.

Багаторазове повторне навантаження призводить до руйнування при s u і навіть менше sт. Це явище називається втомою металу, а руйнування - втомним.

Здатність металу чинити опір втомного руйнування називається витривалістю, А sвб - Вібраційної міцністю. Руйнування відбувається внаслідок накопичення числа дислокацій і їх концентрації.

sвб залежить від числа циклів завантаження «n», виду завантаження і коефіцієнта асиметрії .

 1 - для сталі; 2 - для алюмінієвих сплавовРісунок 2.12 - Залежність вібраційної міцності sвб від числа циклів n

При великому числі циклів крива sвб асимптотично наближається до деякого межі, званого межею витривалості (втоми), який встановлюється при n = 2 · 106 циклів.

Алюмінієві сплави sуст не мають, а їх sвб при збільшенні числа циклів постійно знижується.

Для низьковуглецевої сталі при ? = 0; sуст = sт, А при ? = -1; sуст = 0.6 · sт.

Для низьколегованих сталей (С345 - С390) sуст »sт при ? = 0.25, а при

? = -1; sуст = 0.5 · sт.

У сталей С = 440 і 540 sуст не відрізняється від сталей підвищеної міцності, тому застосування їх в цих випадках не завжди виправдано.

Великий вплив на роботу МК надає концентрація s, що враховується ефективним коефіцієнтом концентрації ? =  > 1.0; (Це sуст без концентраторів і  для зразка з концентратором s). Так, при круглому отворі sуст знижується в 1.4 рази, а при гострому - в 3.5 рази. Особливо чутливі в цьому відношенні стали підвищеної та високої міцності.

3 Основи розрахунку металевих конструкцій

Основні поняття, визначення та положення розрахунку



 Вплив різних факторів на властивості стали |  металевих конструкцій

 Коротка історія розвитку металевих конструкцій |  організація проектування |  Необхідні характеристики металів і методи їх оцінки |  А) Загальна характеристика |  Б) Нормування сталей |  Методика розрахунку конструкцій за граничними станами |  Навантаження і впливи, класифікація і поєднання навантажень |  Види напруг і їх облік при розрахунку елементів МК |  Або стислих елементів |  Б) Основа роботи і розрахунку елементів, що згинаються |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати