Разрушение металла в зависимости от степени развития пластических деформаций может быть хрупким или пластичным (вязким).
Работа стали при одноосном растяжении
Работу стали при одноосном напряжении можно проследить по испытанию образца на растяжение (рис. 2.18).
В первой стадии до предела пропорциональности 
связь между напряжениями и деформациями подчиняется закону Гука (2.1) - это стадия упругой работы. Деформации происходят за счет упруговозвратных искажений кристаллической решетки и исчезают после снятия нагрузки.
При дальнейшем увеличении нагрузки появляются отдельные сдвиги в зернах феррита, дислокации начинают скапливаться около границ зерен: пропорциональность между напряжениями и деформациями нарушается (участок упругопластической работы между и 
). В упругой стадии модуль деформации Е имеет постоянное значение (для стали Е=2,06 • 104
кН/см2). В упругопластической стадии модуль деформации переменный. Последующее увеличение напряжений приводит к интенсивному движению дислокаций и увеличению их плотности, развитию линий сдвига в зернах феррита; деформации растут при постоянной нагрузке. На диаграмме появляется площадка текучести. Протяженность площадки текучести низкоуглеродистых и некоторых низколегированных сталей составляет 1,5...2,5 %.
Развитие деформаций происходит в результате упругого деформирования и пластических необратимых сдвигов. При снятии нагрузки упругая часть деформации исчезает (линия разгрузки идет параллельно упругой части линии нагрузки), а необратимая остается, приводя к остаточным деформациям. Дальнейшее развитие деформации сдерживается у границ зерен. Линии сдвига искривляются, движение дислокации затрудняется, и рост деформаций возможен только при увеличении нагрузки (стадия самоупрочнения). В этой стадии материал работает как упругопластический.
При напряжениях, близких к временному сопротивлению (
), продольные и поперечные деформации локализуются в наиболее слабом месте и в образце образуется шейка. Площадь сечения в шейке интенсивно уменьшается, что приводит к повышению напряжений в месте сужения, поэтому, несмотря на то что нагрузка на образец снижается, в месте образования шейки нарушаются силы межатомного сцепления и происходит разрыв.
На диаграмме (рис. 2.18) напряжения получены путем деления нагрузки на первоначальную площадь сечения. Истинная диаграмма растяжения (при напряжениях с учетом уменьшения площади сечения) не имеет нисходящей части.
Площадка текучести свойственна сталям с содержанием углерода 0,1...0,3 %. При меньшем содержании углерода перлитовых включений мало и они не могут оказать сдерживающего влияния на развитие сдвигов в зернах феррита.
В высокопрочных сталях при большом числе включений развитие сдвигов полностью блокируется и они не имеют площадки текучести (рис. 2.18, 1).
Условный предел текучести для таких сталей устанавливают по остаточному удлинению, равному 0,2 %.
В целях упрощения расчетных предпосылок при работе конструкций в упругопластической области диаграмму работы стали без большой погрешности с некоторым запасом можно заменить идеализированной диаграммой упругопластического тела. При описании работы сталей с выраженной площадкой текучести используют диаграмму Прандтля (рис. 2.20, а), рассматривая материал совершенно упругим до предела текучести и совершенно пластичным после него. При отсутствии площадки текучести можно использовать диаграмму с линейным упрочнением (рис. 2.20, б). Численные методы расчета позволяют использовать менее грубые предпосылки, учитывающие криволинейную диаграмму работы стали (рис. 2.20, в).
При сжатии (имеется в виду сжатие коротких образцов, которые не могут потерять устойчивость) сталь ведет себя так же, как и при растяжении, т.е. предел пропорциональности, предел текучести и модуль упругости совпадают. Однако разрушить при сжатии короткие образцы, изготовленные из пластичной стали, и определить временное сопротивление лабораторным путем невозможно, поскольку образец сжимается и в результате расплющивается. Повышенная несущая способность при сжатии коротких образцов в области самоупрочнения учитывают при работе стали на смятие.
Для расчета металлических конструкций за нормативное сопротивление приняты значения предела текучести или временного сопротивления, установленные в ГОСТ на металлы. Расчетные сопротивления материала Ry и Ru определяют делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу γM:
Расчетные сопротивления срезу установлены умножением значений расчетных сопротивлений растяжению на коэффициент перехода 0,58 согласно энергетической теории прочности.
При расчете конструкций с использованием расчетного сопротивления, установленного по временному сопротивлению, вводится дополнительный коэффициент надежности γв=1,3.
Коэффициенты надежности по назначению. В зависимости от класса ответственности зданий и сооружений вводится коэффициент надежности по назначению СНиП таб.6 На коэффициент надежности по назначению ун умножается расчетное значение нагрузок, усилий или иных воздействий.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему