При статической нагрузке и нормальной температуре концентрация напряжений не оказывает существенного влияния на несущую способность конструкции или элемента (не учитывая некоторого повышения разрушающей нагрузки), но при пониженных температурах и при воздействии динамических ивибрационных нагрузок наличие концентраторов напряжений может стать причиной хрупкого разрушения элемента даже при напряжениях ниже предела текучести. В таких случаях, чтобы предотвратить разрушение напряжений, необходимы конструктивные мероприятия обеспечивающие плавное распределение силового потока.
Вопрос 3. Работа стали при повторном загружении.
При работе стали в упругой стадии повторное нагружение не отражается на работе материала, поскольку упругие деформации обратимы. При работe материала в упругоопластической стадии повторное нагружение ведет к увеличению пластических деформаций в результате необратимых искажений структуры металла предыдущим нагружением (рис. 4.2).
При достаточно большом отдыхе упругие свойства металла не только восстанавливаются, но и повышаются Повышение упругих свойств при повторном нагружении с отдыхом называется наклепом. Наклеп связан с тем. что атомная решетка металла закрепляется в новом искаженном состоянии. При повторном нагружении в пределах наклепа материал работает упруго, однако полное удлинение уменьшается, т.е. металл становится более жестким (рис. 4.3).
 |
|||
 |
|||
Рис 4 2 Диаграмма деформирования Рис 4 3 Диаграмма деформирования стали при повторных нагружениях стали при повторных нагружениях с без перерыва перерывом (после отдыха)
Повышение прочности наклепом используется при упрочнении алюминиевых сплавов и арматуры для железобетонных конструкций, но не в стальных конструкциях, поскольку наклепаная сталь становится склонной к хрупкому разрушению.
При многократном повторном нагружении возникает явление усталости металла. Усталостью называется понижение прочности металла при многократном непрерывном нагружении. Напряжение, при котором происходит усталостное разрушение, называется усталостной прочностью. Величина усталостной прочности зависит от характера нагружения.
Наиболее неблагоприятным является нагружение в режиме полного симметричного цикла (рис. 4 .4. а), для которого характеристика цикла
Более благоприятными режимами являются пульсационный ( р = 0 ) и однозначный ( р= 0÷1 ) циклы (рис. 4. 4,б. в)
 |
Рис 4.4 Характеристика асимметрии напряжений:
циклы а) симметричный б) пульсационный в) однозначный
Для каждого цикла существует такой уровень напряжения, при котором усталостное разрушение не наступает при бесконечно большом числе нагружений. Этот уровень напряжений называется пределом выносливости Например, для
стали пределу выносливости соответствует около 10 млн циклов. Однако уже при
2 млн нагружении усталостная прочность стали мало отличается от предела выносливости, поэтому испытания стали на выносливость производят при
нагружениях в 2 млн циклов.
Для алюминиевых сплавов предел выносливости установить не удается. так как прочность их снижается непрерывно (рис. 4.5). Поэтому для них назначается условный предел выносливости, за который принимается усталостная прочность при 2 млн циклах загружения.
Рис.4.5. Зависимость между числом нагружений и разрушающим напряжением:
а) для стали; б) для алюминиевых сплавов.
В значительной степени усталостная прочность снижается в зоне сварных соединений. в местах резких изменений сечений и других концентратов напряжений. Особенно чувствительными к концентраторам напряжений оказываются легированные стали поэтому применение их взамен обычной малоуглеродистой стали при наличии концентраторов напряжений весьма не значительно повышает сопротивляемость конструкции усталостному разрушению, но делает ее более дорогостоящей,
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.