Робота сталі при статичному навантаженні, страница 2

При  низьких  температурах  і  ударних  впливах  можливе  крихке  руйнуван­ня  конструкцій.      Схильність металу до  крихкого руйнування  і  чутливість до  кон­центрації  напружень  перевіряють  випробуванням  на ударну  в^’язкість. Випробування  проводять  на  стандартних  зразках  з  надрізом,  на маятни­ковому  копрі.  Суть  випробувань  полягає  у  визначенні  роботи,  що  витра­чається на  руйнування  зразка.  Значення ударної  в^’язкості  вимірюється в МДж/м²  і  залежить  від  температури.  Для  СтЗ  це  0,5…1  при      t=   +20°С і  0,3...0,5 -  при    t= --20 °С.  Температура,  при  якій  ударна в^’язкість  знижується до  0.3 МДж/м²,  називається порогом холодно­ламкості .

У разі  роботи  в пружній  стадії  повторне  завантаження не  відби­вається на  роботі  матеріалу.  У разі  роботи  в  пружно-пластичній  стадії повторне завантаження призводить до  збільшення пластичних деформацій внаслідок незворотних  змін  структури  і  збільшення кількості дислокацій.

Якщо  зразок  повторно  завантажити після перерви  /відпочинку/, пружні  властивості  відновлюються і  досягають межі  попереднього  циклу.  Це  явище  носить  назву  наклепу.

Підвищення міцності  завдяки  наклепу  використовується  в  разі  зміц­нення арматури для  залізобетонних  конструкцій,  в  алюмінієвих  сплавах. Для сталевих,  якщо  завантаження  багаторазове  і безперервне,   виникає  явище  втом­леності  металу,  що відбивається у  зниженні  його міцності.  Міцність наближується до  σ_yn/ σ_un,; за менших  напружень  руйнування  сталі  не  буває /це межа міцності  втомленості,  або межа  витривалості/.  Межі витривалості  відповідають  приблизно  10 млн.циклів.  Сталь  випробову­ють  на  2 млн циклів,  близьких до  σ_y.

Руйнування  від  втомленості  відбувається  внаслідок  накопичення дислокацій  під  час  кожного  завантаження.  Міцність  втомлюваності  за­лежить    також  від  виду  завантаження,  його характеризує  коефіцієнт асиметрії  циклу:  ρ= σ_yn/ σ_un, σ_min / σ_max ( рис.  1.4).  Найбільше  знижується міцність,  коли  ρ=  -1 (до  40%),  особливо при  концентрації  напружень.

Рис.1. 3.  Траєкторії і концентрація напружень біля місць різкої зміни форми елемента

Негативно  виявляє  себе малоциклова втомленість (невелика кіль­кість  циклів  при  великих  напруженнях).

Підвищити  опір  руйнуванню  від  втоми можна  такими  заходами: перехід до  сталі  підвищеної  міцності  /якщо немає концентрації напружень/;

зменшення  концентрації  напружень /загладжування/j

створення  сприятливих  внутрішніх напружень /місцеве  нагрівання/ і

ущільнення поверхні  металу  /дробоструменева  обробка/.

.Рис.1.4. Характеристики асиметрії напружень

 Проблема  крихкого руйнування і вибір  сталі  для МК

У маловуглецевих  сталях  розрізняють  в’язке,  квазікрихке  і  крихке руйнування.  Крихке  руйнування настає  за малих деформацій,  без  яскра­во  вираженої  пластичності.  На  крихке  руйнування  впливають  якість  ста­лі,  старіння,  температура,  концентрація напружень,  тощо.  Посиленню крихкості  сприяють  включення  сірки,  фосфору,  надлишки  вуглецю.  Не­безпеку  крихкого  руйнування  особливо  слід  враховувати  у  конструкціях, що працюють  при мінусових  температурах.

Питання:

     1. Робота  сталі  при  статичному  навантаженні [1.,  с.  35-40]

    2. Робота сталі  при концентрації  напружень,  при складному напруже­
ному  стані  і  при повторних  навантаженнях (1.,  с.   40 - 48]

3. Проблема  крихкого  руйнування і  вибір  сталі  для МК  (1.,  с. 48-б0)

ТЕРМІНОЛОГІЧНИЙ СЛОВНИК

Великі прольоти  (прогони) будинків – найбільша відстань між поздовжніми рядами колон каркасу будинку (24 і більше метрів).

Вогнетривкість сталі – здатність вподовж визначеного терміну зберігати свої фізичні властивості (твердість, міцність, пружність, тощо).

Несучі конструкції – елементи каркасу будинку, які сприймають основні постійні, короткочасні та технологічні навантаження і передають їх на фундаменти та основу.

Спеціальні конструкції – доменні печі, антени, телескопи, радари, резервуари,башти, щогли, великопрогонові просторові покриття і т.п.

Транспортабельність конструкцій  -  можливість перевезення конструкцій від місця виготовлення до місця монтажу звичайними видами транспорту – автомобільним , залізничним, водним, тощо.

                         Рекомендована література.

1. Металлические конструкции(под редакцией Е.И.Беленя) М., Стройиздат, 1986 / 510с.

2.Клименко Ф.Є., Барабаш  В.М., Стороженко Л.І. “Металеві конструкції “, Львів, Світ,2002