Металлические конструкции. Часть I - Работа металла под нагрузкой (2)
Содержание материала
- Металлические конструкции. Часть I
- История металлоконструкций (2)
- История металлоконструкций (3)
- История металлоконструкций (4)
- РАЗДЕЛ 1. Элементы металлоконструкций. Номенклатура и область применения
- Номенклатура и область применения металлоконструкций (2)
- Свойства и работа строительных сталей и алюминиевых сплавов
- Классификация сталей
- Выбор сталей для строительных конструкций
- Влияние различных факторов на свойства стали
- Виды разрушений
- Работа металла под нагрузкой
- Работа металла под нагрузкой (2)
- РАЗДЕЛ 2. Основы расчета металлических конструкций. Основные понятия
- Основные положения расчета металлических конструкций
- Классификация нагрузок и их сочетаний
- Напряженное и деформированное состояние центрально нагруженных элементов
- Напряженное и деформированное состояние центрально нагруженных элементов (2)
- Основы расчета изгибаемых элементов
- Основы расчета изгибаемых элементов (2)
- Основы расчета центрально сжатых стержней
- Основы расчета центрально сжатых стержней (2)
- Основы расчета на прочность, устойчивость, усталость
- Основы расчета на прочность, устойчивость, усталость (2)
- РАЗДЕЛ 3. Сортамент. Характеристика основных профилей
- Листовая сталь
- Уголковые профили, швеллеры, двутавры
- Различные профили
- Профили из алюминиевых сплавов. Правила использования профилей
- РАЗДЕЛ 4. Сварные соединения. Виды сварки
- Виды сварных швов и соединений
- Виды сварных швов и соединений (2)
- Дефекты сварных соединений
- Дефекты сварных соединений (2)
- Конструирование и работа сварных соединений
- Расчет сварных соединений
- Расчет сварных соединений (2)
- Расчет сварных соединений (3)
- Расчет сварных соединений (4)
- Все страницы
Так как в упругой и упругопластической стадиях работы сталь ведет себя при растяжении и сжатии одинаково, то соответствующие характеристики принимаются также одинаковыми.
Повышенная несущая способность при сжатии некоторых образцов в области само упрочнения используется при работе стали на смятие.
При работе материала в упругой стадии повторное загружение не отражается на работе, поскольку упругие деформации обратимы.
При повторном нагружении металла в упругопластической области возникает наклеп. Увеличивается область упругой работы, а пластичность падает. Сталь становится более хрупкой.
Многократное повторное нагружение может привести к разрушению при меньших напряжениях, чем временное сопротивление и даже предел текучести. Это явление называется усталостью металла, а разрушение – усталостным.
Способность металла сопротивляться усталостному разрушению называется выносливостью, а напряжения, при которых происходит разрушение – вибрационной прочностью Ơвб.
Усталостное разрушение происходит вследствие накопления числа дислокаций при каждом загружении и концентрации их около стыков зерен с последующим скоплением в большие группы, что приводит к рыхлению металла в этом месте и образованию трещин, которые развиваясь, приводят к разрыву. При каждом нагружении деформации в поврежденном месте нарастают. Линии разгрузки не совпадают с линиями нагрузки, образуя петли гистерезиса (см. рис.1.2,в). Площадь петли характеризует энергию, затраченную при каждом цикле нагрузки на образование новых несовершенств в атомной структуре и дислокаций там, где образуются трещины, металл как бы перетирается, образуя гладкие истертые поверхности, затем трещина быстро развивается и происходит разрыв.
Вибрационная прочность зависит от числа циклов загружения (рис.1.6.) и вида загружения.
При большом числе циклов кривая вибрационной прочности (кривая Вел Лера) асимметрически приближается к некоторому пределу, называемому пределом выносливости (усталости). Обычно проводят 2х106 циклов нагружения, чтобы определить выносливость, так как меньшее количество циклов мало отличается от предела усталости.
Алюминиевые сплавы не имеют предела усталости, и их вибрационная прочность при увеличении числа циклов постоянно снижается (см. рис.1.6).
Большое влияние на усталостную прочность оказывает концентрация напряжений. Так при круглом отверстии (кривая 3, рис. 1.7) предел упругости снижается в 1,4 раза, а при остром концентраторе (кривая 7) около начала флангового шва - в 3,5 раза.
Применение высокопрочных сталей в конструкциях, подвергающихся многократному воздействию повторных нагрузок, не всегда оправдывается по экономическим соображениям.
Значительное снижение усталостной прочности наблюдается даже при необработанных после огневой резки или гильотинных ножниц кромок деталей. Поэтому кромки следует обрабатывать механическим способом.
Особенно чувствительны к концентрации напряжений стали повышенной и высокой прочности.
Повысить усталостную прочность конструкции можно путем снижения концентрации напряжений (механическая обработка кромок, зачистка швов, обеспечение плавного изменения сечения и т. д.), создания в местах концентрации напряжений сжатия, например, с помощью нагрева мест концентрации, предварительной вытяжкой конструкций, обкаткой подкрановых балок кранами с допустимой перегрузкой и т. д.