ТОП 10:

Закон разгрузки и повторного нагружения.



Если образец нагрузить до точки диаграммы, соответствующей пределу упругости σу, ( точкана K диаграммы рис.5.10), а затем начать разгружать его, то разгрузка будет происходить по прямой KL, параллельной начальному линейному участку диаграммы

.

 

 

 
 

 


Рис.5.10

 

После разгрузки полная деформация образца (абсцисса, соответствующая т.К) уменьшится, но полностью не исчезнет.

Отрезок LM определяет величину исчезнувшей, т.е. упругой деформации εу, а отрезок OL - величину остаточной (пластической) деформации εпл.

Таким образом, полная деформации состоит из двух составляющих:εполн.= εпл + εу.

Из рис.5.10 также следует, что по мере нагружения образца пластическая составляющая εпл постепенно возрастает и достигает наибольшего значения в точке диаграммы, соответствующей разрыву образца.

Упругая деформация растет по мере нагружения лишь до точки диаграммы, соответствующей максимальным напряжениям - σпч (σв), этой точке соответствует наибольшее значение εу, а затем она уменьшается.

Повторное нагружение образца уже не повторяет полностью прежнюю диаграмму, а происходит сначала по прямой разгрузки KL, и затем по кривой КС, которую имел бы этот образец без промежуточной разгрузки.

Следовательно, после промежуточной разгрузки материал образца приобрел новые свойства – у него вырос предел пропорциональности σпц, но уменьшилась пластичность.

Явление повышения упругих свойств материала в результате предварительного пластического деформирования называется наклепомили нагартовкой.

Наклеп возникает при вытяжке, холодной прокатке металла, в процессе штамповки и т. д. Часто наклеп играет положительную роль и применяется для упрочнения поверхностного слоя детали, повышения упругих свойств проволоки, канатов и т. п.

В тех случаях, когда наклеп вреден, его устраняют отжигом.

Рассмотренные выше механические характеристики материалов широко используются в расчетах.

Их конкретные значения для различных материалов, применяемых в технике, приводятся в справочной литературе.

 

Контрольные вопросы.

1. Почему для исследования механических свойств материалов используются как правило стандартные образцы?

2. Какая диаграмма испытаний называется «машинной диаграммой»? Как ее получают?

3. Назовите основные участки «машинной диаграммы» для пластичного образца при растяжении.

4. Почему для описания механических свойств материалов используют не «машинные диаграммы», а диаграммы «условных или истинных напряжений»?

5. Назовите основные механические характеристики материалов.

6. Какой точке «машинной диаграммы» или диаграммы «напряжений» соответствует наибольшая упругая деформация?

7.Какой точке «машинной диаграммы» или диаграммы «напряжений» соответствует наибольшая пластическая (остаточная) деформация?

8. Как по диаграмме «напряжений» графически определить значение модуля Юнга Е?


 

Лекция 6. Понятие допускаемого напряжения. Расчеты на прочность

При растяжении/сжатии

 

Основная идея, которая положена в основу расчетов конструктивных элементов машин, заключается в том, что напряжения в них не должны превышать некоторых предельных значений, которые являются «опасными» для них. С этой точки зрения конструкция должна работать в наиболее благоприятных условиях, что и обеспечивает её долговечность и надежность работы.

Возникает вопрос – что такое «опасное» напряжение? Ответом может служить следующее положение – «опасным» считается такое напряжение, превышение которого может привести (но не обязательно приводит) к разрушению или нежелательному поведению конструкции. Очевидно, что для пластичных материалов опасным напряжением является предел текучести σт. Превышение действующими в конструкции напряжениями предела текучести может привести к необратимым деформациям (хотя и не к разрушению) и конструкция не сможет существовать в заданных размерах.

Для хрупких материалов предел текучести не является опасным напряжением, т.к. не сопровождается сколько-нибудь значительными изменениями размеров. В то же время превышение предела прочности (временного сопротивления) может привести к разрушению. Следовательно, в этом случае опасным напряжением является предел прочности σв.

Почему выше употребляется словосочетание «может привести»? Здесь мы близко подходим к вероятностному характеру явлений в природе. Действительно, большинство явлений в природе носит недетерминированныйхарактер. Например, применительно к механическим свойствам материалов можно сказать, что, если мы измерим значение предела текучести какого либо материала на конкретном образце, то не обязательно получим то значение, которое указано в справочнике для этого материала и даже не то значение, которое было получено в предыдущем опыте на этом же материале. Иными словами, значения любых механических свойств имеют некоторый разброс, который зависит от многих причин. Наша задача учесть это явление и не допустить появление в конструкции напряжений, превышающих даже самое низкое из «разбросанных» значений рассматриваемой характеристики механических свойств.

Для этого необходимо гарантированно «отгородиться» от нежелательных значений напряжений. Поэтому вводится некоторый коэффициент запаса, обеспечивающий требуемый барьер. Его обозначают для пластичных материалов – nпл., а для хрупких материалов – nхр.. Тогда максимально действующие напряжения в конструкциях можно назвать допускаемыми (их принято обозначать в квадратных скобках) и определять по следующим соотношениям:

[σ]пл.= σт/nпл. [σ]хр.= σв/nхр.

 

По своей сути коэффициенты запаса должны удовлетворять следующему неравенству nпл.,nхр.≥1. Конкретные значения коэффициентов запаса выбираются исходя из условий работы и ответственности той или иной конструкции, ее стоимости и затрат по замене в случае выхода из строя. Чем деталь более ответственна, тем коэффициент запаса для нее выше. Данные по их значениям приведены в справочных пособиях, а также берутся из опыта работы подобных конструкций.

Завышенное значение коэффициента запаса по напряжениям - это всегда ненужный расход материала, дополнительные затраты на изготовление детали и ее эксплуатацию.


С учетом вышесказанного получаем следующее условие прочности по напряжениям – действующие нормальные напряжения в конструкции не должны превышать допускаемых напряжений,т.е.

 

σ≤[σ]пл.,[σ]хр.

 

где σ - действующие в конструкции нормальные напряжения.

 







Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.85.214.125 (0.004 с.)