4 Работа стали при одноосном статическом нагр-ии

Работу стали при одноосном напряженном состоя-нии можно проследить по испытанию образца на растя­жение. В первой стадии до предела пропорциональности _пц связь между напряжениями и деформациями подчи­няется закону Гука  = E∙ – это стадия упругой работы. Деформации происходят за счет искажений кристалли­ческих решеток и исчезают после снятия нагрузки. При дальнейшем увеличении нагрузки появляются отдельные сдвиги в зернах феррита, пропорциональность между напряжениями и деформациями нарушается (участок уп­ругопластичной работы между _пц и _у) происходит ин­тенсивное движение дислокаций и увеличение их плот­ности. В упругой стадии модуль Е имеет постоянное зна­чение 2.06∙10⁵ МПа, в упруго-пластической стадии мо­дуль упругости становится переменным. Последующее увеличение напряжений приводит к тому, что дефор­мации растут при постоянной нагрузке. На диаграмме появляеся площадка текучести. При снятии нагрузки уп­ругая часть деформации исчезает (линия разгрузки идет параллельно упругой части линии нагрузки), а необра­тимая остается, представляя собой остаточные дефор-мации. Далее рост деформаций возможен только при увеличении нагрузки (стадия самоупрочнения). В этой стадии материал работает как упругопластический. При напряжениях близких к временному сопротивлению _u продольные и поперечные деформации локализуются в наиболее слабом месте и в образце образуется т.н. шей­ка. Площадь сечения в шейке уменьшается, что приводит к повышению напряжений в месте сужения, поэтому, несмотря на то, что нагрузка на образец снижается, в месте образования шейки напряжения растут и происхо­дит разрыв.

Отношение _y/_u характеризуетет резерв прочности стали ( 0,6). _пц/_y – сопротивление малым пластичес­ким деформациям ( 0,8..0,85).

При сжатии (коротких образцов, которые не могут потерять устойчивость) сталь ведет себя так же, как и при растяжении, т.е. предел пропорциональности, предел текучести и модуль упругости совпадают. Однако разру­шить при сжатии короткие образцы и определить вре­менное сопротивление лабораторным путем невозмож­но, т.к. образец сжимается и расплющивается. Повы-шенную несущую способность стали при сжатии корот-ких образцов в области самоупрочнения учитывают при рассчете работы стали на смятие.

Площадка текучести свойственна сталям с содер-жанием C = 0,1..0,3 %.

В целях упрощения расчетных предпосылок при работе конструкций в упруго-пластической стадии диаг­рамму заменяют идеализированной диаграммой Прандт­ля.

σ_пц – предел пропорциональности, кГ/см²;

σ_y(0,2) – предел (усл.) текучести(0,95∙R_yn), кГ/см²;

σ_u – предел прочности (0,95∙R_un), кГ/см²;

ε = (l_i – l_нач)/l_нач∙100 % – относит. деформации;

σ = Ν/Α_нач – напряжения, кГ/см²;

δ = (l_кон – l_нач)/l_нач∙100 % – отн. удл. после разрыва;

E = tg (α) = 2,06∙10⁵ – модуль упругости, МПа;

R_y = R_yn / γ_m

R_u = R_un / γ_m

5 Нормативное и расчетное сопротивления стали

За предельное сопротивление сталей принимают предел текучести R_y = R_yn/y_m; R_yn = 0,95∙σ_y (при наличии площадки текучести) или условный предел текучести (от σ_0,2) (при ее отсутствии), так как при дальнейшем росте нагрузки развиваются чрезмерные пластические дефор-мации и недопустимо большие перемещения конструк­ций. В тех случаях, когда допускается работа конструк­ции при развитии значительных пластических дефома­ций (трубопроводы), за предельное сопротивлие стали может быть принято временное сопротивление R_u.

Минимальные браковочные? характеристики пре­дела текучести и временного сопротивления называют нормативным сопротивлением по пределу текучести R_yn и нормативным сопротивлением по временному сопро-тивлению R_un.

Имеется много факторов, которые могут привести к снижению фактических характеристик прочности и геометрических характеристик сечений по сравнению с гарантированными заводом-изготовителем: различие ра­боты металла в конструкции и в опытном образце, вы­борочный метод контроля, минусовые допуски проката и др. Влияние этих факторов на возможное снижение не­сущей способности конструкции учитывают коэффи­циенты надежности по материалу _m = 1,025..1,1. При расчете конструкций с использованием расч. сопро­тивления R_u учитывают повышенную опасность такого состояния путем введения дополнительного коэффи­циента надежности _u = 1,3.

Основными расчетными характеристиками стали являются расчетные сопротивления R_y = R_yn/_m; R_u = R_un/(_m∙_u). Расчетные сопротивления сталей определяют по таблице В.5 СП 16.13330.2011.