Наступление текучести

Другими словами, соблюдение условия (3.20) в какой-либо точке контура трещины означает наступление предельного состояния равновесия.

т. е., когда скачок перемещений в конце трещины (или в корне пластической зоны) достигнет предельного значения, трещина получит возможность распространяться. Соблюдение этого условия означает наступление предельного состояния равновесия тела с трещиной. Из условия (3.42) находится критическая нагрузка при данной длине трещины 21. В условие входит нормальная к линии трещины составлящая вектора смещения. Величина 5С считается постоянной материала, определямая экспериментально. Она называется критическим раскрытием трещины в вершине или просторазрушающим смещением.

Большинство результатов исследований, посвященных изучению особенностей наступления предельного состояния материалов оболочковых конструкций в условиях их двухосного нагружения, сводится к построению критериев их разрушения в условных напряжениях на основании полученных данных о максимальных нагрузках и наи-болы51их равномерных деформациях. Последние, как правило, определяют в результате испытания трубчатых образцов при одновременном действии внутреннего давления и осевой силы, обеспечивающем различные ва-рианты двухосности напряженного состояния в стенке моделирующих трубчатых образцов /46, 53, 61, 82/. Обобщение результатов данных исследований позволило установить наиболее важные закономерности, лежащие в основе построения критерия потери устойчивости пластического деформирования сварных оболочковых конструкций В частности, авторами данных исследований отмечается, что наступление предельного состояния оболочковых конструкций проявляется либо в виде местного сужения, либо в виде выпучивания. В первом случае процесс обусловлен локализацией пластических деформаций, во втором — наступлением общего неустойчивого состояния конструкции. Отметим,

В то же время основной задачей теории изнашивания является установление критериев, с помощью которых можно было бы предсказать скорость (или интенсивность) изнашивания, наступление предельного состояния поверхностных слоев, переходы от одного вида изнашивания к другому. Наиболее общим и перспективным в исследовании и описании процессов изнашивания является термодинамический подход, в основе которого лежат законы сохранения энергии и принцип увеличения энтропии при необратимых процессах (первое и второе начала термодинамики). Целесообразность такого подхода также объясняется тем, что в основе современных теорий прочности твердых тел и строения вещества лежат энергетические концепции, а процесс трения всегда сопровождается диссипацией энергии. При этом совокупность происходящих физико-химических процессов, обусловливающая изменение структуры материала, энтропии трибосистемы и ее изнашивание (разрушение), может быть описана с помощью законов неравновесной термодинамики и термодинамических критериев (энерге-

Большинство результатов исследований, посвященных изучению особенностей наступления предельного состояния материалов оболочковых конструкций в условиях их двухосного нагружения, сводится к построению критериев их разрушения в условных напряжениях на основании полученных данных о максимальных нагрузках и наибольших равномерных деформациях. Последние, как правило, определяют в результате испытания трубчатых образцов при одновременном действии внутреннего давления и осевой силы, обеспечивающем различные ва-рианты двухосности напряженного состояния в стенке моделирующих трубчатых образцов /46, 53, 61, 82/. Обобщение результатов данных исследований позволило установить наиболее важные закономерности, лежащие в основе построения критерия потери устойчивости пластического деформирования сварных оболочковых конструкций. В частности, авторами данных исследований отмечается, что наступление предельного состояния оболочковых конструкций проявляется либо в виде местного сужения, либо в виде выпучивания. В первом случае процесс обусловлен локализацией пластических деформаций, во втором — наступлением общего неустойчивого состояния конструкции. Отметим,

Основной задачей теории прочности является установление критерия, позволяющего оценивать наступление текучести или разрушения материалов при различных напряженных состояниях по результатам испытаний при одном типичном и легко осуществляемом на практике напряженном состоянии. Наиболее удобно использовать в качестве эквивалентного напряженного состояния одноосное напряжение. Таким образом, эквивалентное напряжение, вызывающее наступление предельного состояния, определяют по результатам испытаний на одноосное растяжение и выражают в виде функции характеристик напряженного состояния.

В большинстве применений слоистых композитов в тонкостенных оболочках предполагается, что они находятся в плоском напряженном состоянии (03 = 04 = 05 = 0). Для этого случая из критерия Мизеса — Хилла следует, что наступление предельного состояния в материале зависит также от свойств в направлении je3, перпендикулярном плоскости армирования. Это не удивительно, если учесть, что рассматриваемый критерий учитывает только девиаторные компоненты напряжений и что компонента в направлении xs не равна нулю, хотя аз равно нулю.

Наступление предельного состояния слоя определяется по критерию, который для плоского напряженного состояния имеет вид

Существует ряд теорий, в которых ставится цель описать качественно и количественно наступление предельного состояния (раз-

На самом деле условие (8.1) может быть использовано и при расчете конструкции по предельному состоянию; при этом под последним понимается состояние, действительно опасное для всей конструкции. Эти вопросы рассматриваются в теории пластичности, позволяющей прослеживать процесс расширения первоначально' локальной области, где возникла текучесть, и находить такие конечные области, возникновение текучести в которых означает наступление предельного состояния для всей конструкции.

5.9. Условие локального разрушения. Во многих теориях процесса накопления рассеянных микродефектов условием локального разрушения является достижение параметром степени поврежденности, принятым в теории, предельного значения, определяемого в макроопыте. В этом смысле такие теории по своей структуре напоминают феноменологические механические теории предельного состояния в локальной области. Однако в последних сопоставляются не значения параметра разрушения, найденного теоретически для сложного напряженного состояния, и предельное значение этого параметра, полученное экспериментально (макроопыт) для линейно напряженного образца, а теоретически находится значение фактора, ответственного за наступление предельного состояния в локальной области.

происходят по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Заметим, что в кислых средах, вызывающих общую коррозию, часто отмечается заметное снижение относительного сужения, хотя равномерное удлинение может быть таким же, как и при испытаниях на воздухе. Важно подчеркнуть, что только лишь в условиях общей коррозии может реализоваться вязкое разрушение бездефектного металла оборудования при нормальных режимах эксплуатации. Это можно объяснить тем, что несмотря на постоянство действующей на объект нагрузки, из-за уменьшения рабочего сечения при коррозии напряжения и деформации возрастают, и в определенный момент времени возможно наступление текучести металла, а затем потеря устойчивости пластических деформаций (шейкообразова-ние) по аналогичному механизму при растяжении образца монотонно возрастающей нагрузкой (рис. 2.7). В условиях локализованной (язвенной, точечной) коррозии коррозионные поражения инициируются в областях с выраженной механохимической неоднородностью свойств. При этом окончательное разрушение происходит в результате сдвига или отрыва (рис. 2.6). Часто имеет место сквозное коррозионное поражение в виде язв без участков долома. Коррозионное растрескивание возможно даже при отсутствии макроскопических дефектов или концентраторов напряжений, например, в средах, содержащих влажный сероводород. Разрушение при коррозионном растрескивании, как правило, хрупкое. В сварных соединениях в большинстве случаев коррозионное растрескивание инициируется в местах перехода от металла шва к основному металлу (рис. 2.6,г). Особенностью разрушений при кор-розионно-механическом воздействии является наличие на изломах продуктов коррозии, большого количества коррозионных поражений, ветвление трещин и др.

наступление текучести в основном сечении элементов конструкции или разрушение под действием статических, повторно-переменных и динамических нагрузок;

где п — коэффициент запаса прочности. В этом расчете в качестве предельного состояния принимается наступление текучести материала. Коэффициент запаса прочности п (гарантирует ненаступление текучести) имеет различные значения в зависимости от ряда условий — характера нагрузки, толщины элементов, марки материала, ответственности конструкции и т. д. Коэффициент запаса прочности относительно предела текучести устанавливают для низкоуглеродистых сталей обычно в пределах 1,35 — 1,50, иногда больше. Для .углеродистой стали обыкновенного качества в обычных строительных конструкциях допускаемое напряжение составляет \а] — = 160 МПа.

Можно отметить следующие особенности разрушений при статическом нагружении при одновременном действии механических нагрузок и рабочих сред. В условиях общей коррозии характер разрушений мало отличается от такового при статическом нагружении в нейтральной среде. В зависимости от качества металла и свойств коррозионной среды разрывы происходят по механизму вязкого или хрупкого разрушения. Важно подчеркнуть, что только лишь в условиях общей коррозии может реализоваться вязкое разрушение бездефектного металла оборудования при нормальных режимах эксплуатации. Это можно объяснить тем, что, несмотря на постоянство действующей на объект нагрузки, из-за уменьшения рабочего сечения при коррозии напряжения и деформации возрастают, и в определенный момент времени возможно наступление текучести металла, а затем потеря устойчивости пластических деформаций (шейкообразование) по аналогичному механизму при растяжении образца монотонно возрастающей нагрузкой. В условиях локализованной (язвенной, точечной) коррозии коррозионные поражения инициируются в областях с выраженной механохимической неоднородностью свойств. При этом окончательное разрушение происходит в результате сдвига или отрыва. Часто имеет ме-

Основной задачей теории прочности является установление критерия, позволяющего оценивать наступление текучести или разрушения материалов при различных напряженных состояниях по результатам испытаний при одном типичном и легко осуществляемом на практике напряженном состоянии. Наиболее удобно использовать в качестве эквивалентного напряженного состояния одноосное напряжение. Таким образом, эквивалентное напряжение, вызывающее наступление предельного состояния, определяют по результатам испытаний на одноосное растяжение и выражают в виде функции характеристик напряженного состояния.

Важно подчеркнуть, что только лишь в условиях общей коррозии может реализоваться вязкое разрушение бездефектного металла (рисунок 1.13). Это можно объяснить тем, что, несмотря на постоянство действующей на объект нагрузки, из-за уменьшения рабочего сечения при коррозии напряжения и деформации возрастают и в определенный момент времени возможно наступление текучести металла, а затем потеря устойчивости пластических деформаций (шей-кообразование) по аналогичному механизму при растяжении образца монотонно возрастающей нагрузкой.

Параметр о определяется на основе теории сопротивления материалов и упругости с использованием одной из классических теорий прочности. Он включает компоненты тензора напряженного состояния, которые зависят от геометрических параметров элемента, характера и величины внешних силовых нагрузок и упругих характеристик металла. В результате использования условия прочности, обычно, определяется допускаемое значение какого-либо характерного геометрического параметра элемента в зависимости от заданных силовых нагрузок, упругих характеристик металла и других геометрических размеров. За предельное напряжение принимается одно из значений напряжения или определенное сочетание компонентов напряженного состояния, при котором возможно наступление текучести, разрушение или нарушение первоначальной формы. Например, при расчете элемента, работающего при статическом растяжении, за предельное напряжение принимается предел текучести ат или временное сопротивление металла ав. При этом коэффициенты запаса прочности по пределу текучести и временному сопротивлению разные и обозначаются соответственно пт и пЕ. В случае работы конструкции при повышенных температурах за предельное напряжение берется предел длительной прочности или ползучести. При действии на элемент сжимающих напряжений проводят дополнительную проверку на устойчивость формы. В последнем случае за предельное на-

Состояния конструкций или деталей, когда их эксплуатация считается невозможной, опасной или нежелательной, носят названия предельных состояний. Наступление текучести, потеря устойчивости, появление течи, образование трещины в детали — все это примеры предельных состояний. Чаще всего наступление предельного состояния связывают с появлением в металле, детали или элементе конструкции какого-то явления или процесса. Но в некоторых случаях в качестве предельных состояний принимают момент, когда достигается определенный количественный уровень того или иного параметра, например прогиб балки заданной величины, определенное удлинение металла при ползучести и т.д.

Иногда приходится рассматривать возможность наступления в одной и той же детали нескольких предельных состояний. Например, в сварном раскосе фермы, работающем при переменных растягивающих и сжимающих нагрузках, возможными предельными состояниями будут: наступление текучести, потеря устойчивости (при сжатии), появление трещины усталости или разрушение в момент приложения максимальной растягивающей нагрузки.

Наиболее опасными предельными состояниями следует считать различные виды разрушений [285]. Наступление текучести, хотя и используется часто в расчетах для определения требуемого сечения элементов, не относится к аварийно опасным, так как вызывает лишь нарушение размеров вследствие пластических деформаций.

Рассмотрим статически нагруженный элемент, имеющий сварное соединение. Основным предельным состоянием для случая статического нагружения принимают в расчетах наступление текучести металла, которое является нежелательным из-за большой изменяемости размеров детали после начала ее текучести. Допускаемое напряжение устанавливают, ориентируясь на предел текучести основного металла, с учетом возможного его рассеяния, превышения нагрузки и уменьшения поперечного сечения элемента. Коэффициент запаса «т по предельному состоянию наступления текучести составляет при этом отношение ат к эксплуатационному напряжению аэ. Существует большое число факторов, вызывающих снижение прочности сварного соединения по сравнению с основным элементом. Это и пониженные значения^ ат в зонах высокого отпуска, неоднородность механических свойств, значительное рассеяние механических характеристик вследствие колебаний параметров режима сварки, химического состава, присутствие различных концентраторов как неизбежных (форма шва), так и дефектов в виде различных несплощностей.

Рекомендуем ознакомиться:

Направление излучения

Направление конструирования

Направление определяется

Наблюдается концентрация

Направление прохождения

Направление равнодействующей

Направление совпадающее

Направление ускорения

Направлении деформации

Направлении измерения

Направлении координатных

Направлении наибольшего

Направлении образующей

Направлении ортогональном

Меню:

Главная страница Термины