Выбор марки стали для конструкции. Исследование свойств монокристалла железа. Работа стали при сложном напряженном состоянии, страница 6

Нормы проектирования устанавливают два значения нормативного сопротивления металла: нормативное сопротивление, установленное по пределу текучести - R_уп и нормативное сопротивление, установленное по пределу прочности - R_ип. Учитывая изменчивость механических свойств, значения нормативных сопротивлений для каждой марки стали устанавливают на основе статистической обработки результатов испытаний стандартных образцов с обеспеченностью не менее 0,95, т.е. математические значения случайных отклонений с пониженными значениями  и  составляют не более 5%.

В расчете конструкций используют расчетные сопротивления - R, которые определяются делением нормативных сопротивлений - R^н на коэффициент надежности по материалу: R=R^н/.

Коэффициент  учитывает изменчивость механических свойств стали в различных  плавках, разные условия работы металла в стандартных образцах и в реальной конструкции и минусовые допуски при прокате.

Численные значения нормативных сопротивлений - R_уп и R_ип и расчетных сопротивлений R_у и R_и приведены в нормах проектирования.

Теперь мы можем записать в общем виде формулу для определения предельного усилия:

               или                       , где А - геометрический  параметр сечения конструкции; - коэффициент условия работы конструкции, значение которого оговаривается в нормах проектирования стальных и алюминиевых конструкций; - коэффициент надежности для элементов, рассчитываемых по пределу прочности.

Подводя итог всему вышесказанному, отметим, что главное достоинство методики расчета по предельным состояниям - это дифференцированный учет влияния различных факторов, в том числе изменчивость нагрузок, условий работы конструкций, механических свойств металла, степени ответственности объекта, для которого проектируется конструкция, и других. Дальнейшее совершенствование методики будет происходить на базе теории вероятности, позволяющей более точно учитывать влияние постоянно изменяющихся факторов.

Вопрос 6. Предельное состояние и расчет растянутых элементов.

Работа центрально-растянутого элемента наглядно характеризуется диаграммой растяжения стального стандартного образца (рис 1).

Рис.1 Диаграмма растяжения малоуглеродистой стали.

Предельное состояние первой группы для элементов, испытывающих осевое растяжение, проверяется расчетом на прочность.

гдеN - осевое усилие, возникающее от расчетных нагрузок, А_п - площадь се-с учетом ослабления; R_v - расчетное сопротивление, установленное пределу текучести; Y_с - коэффициент условия работы. Если мы имеем дело со сталями, у которых значение предела прочности   намного больше предела текучести - . а значит, имеется протяженная область упруго-пластической работы (участок "в -г/". рис. 1) целесообразно использовать эту область работы стати, допуская развитие напряжений. превышающих предел текучести.

Поэтому при выполнении условия    , где R_u - расчетное сопротивление, установленное по пределу прочности;   у _u   - коэффиииент надёжности принимаемый  1.3. нормы проектирования разрешают эксплуатацию растянутых элементов после достижения металлом предела текучести (работа в упруго-пластической области) и рекомендуют рассчитывать их по формуле:

Вопрос 7 Предельное состояние и расчет центрально и внецентренно сжатых элементов.

Cжатые стержни в зависимости от отношения длины к наименьшему размеру поперечного сечения подразделяют на короткие - если это отношение не более 5-6, и длинные - при больших значениях. В коротких стержнях при работе на сжатие поведение стали примерно такое же как в растянутых элементах. Потеря несущей способности их происходит от развития чрезмерных деформаций (расплющивание) и расчет их выполняют по (6.1) или (6.2).

,                                                                    (6.1)

.                                                                                  (6.2)

Потеря несущей способности длинных стержней происходит от потери устойчивости.

Устойчивость центрально-сжатых стержней