15. Работа стали при повторных нагрузках

При работе стали в упругой стадии повторное загружение не от­ражается на работе материала, поскольку упругие деформации обра­тимы. В упругопластической области возникает наклеп. Область упругой работы увеличивается, пластичность падает, а сталь становится более хрупкой.

Многократное (миллионы раз) повторное нагружение может привести к разрушению при напряжениях меньше, чем временное сопротивление и даже предел текучести. Это явление на­зывают усталостью металла, а разрушение - усталостным. Способ­ность металла сопротивляться усталостному разрушению называют выносливостью, а напряжение, при котором происходит разрушение, - вибрационной прочностью

Усталостное разрушение происходит вследствие накопления чис­ла дислокаций при каждом нагружении. При каж­дом нагружении деформации в поврежденном месте нарастают. В месте образования трещины металл как бы пере­тирается, образуя гладкие ис­тертые поверхности, затем трещина быстро развивается и происходит разрыв. Усталостная прочность значи­тельно снижается при необработанных после, огневой резки или гильотинных ножниц кромок деталей. Поэтому в конструкциях, в которых может возникнуть усталостное разрушение, следует обраба­тывать кромки механическим способом.

16. Концентрация напряжений в металлических конструкциях

При растяжении гладкого образца правильной формы напряже­ния во всех сечениях, удаленных от места приложения нагрузки, распределяются равномерно и траектории, главных напряжений пря­молинейны. В местах искажения сечения (у отверстий, выточек, надрезов, трещин и т.д.) линии главных напряжений искривляются и, обтекая границы, сгущаются. Сгущение траекторий главных на­пряжений характеризует повышение напряжений в этих местах, а их искривление свидетельствует о появлении двух главных напряжений σ₁ и σ₂. Неравномерность распределения напряжений характеризуют коэффициентом концентрации напряжений К= σ_max /σ_n

где σ_max - максимальное напряжение в месте концентрации; σ_n=N/A₀ - номинальное напряжение в ослабленном сечении (A₀ - площадь ослабленного сечения). Концентрация напряжений (рисунок).

При резком перепаде напряжений в однозначном поле растяги­вающих напряжений пластические сдвиги затруднены. Соседние менее напряженные участки сдерживают их развитие. Чем выше концентрация напряжений, тем меньше пластические деформации. Разрушение происходит путем отрыва и носит хруп­кий характер.

Особо неблагоприятное влияние на прочность при концентрации напряжений оказывают динамические воздействия, а также резкое снижение температуры, носящее характер температурного удара.

41. Расчёт сварных соединений с угловыми швами на осевое усилие

Разрушение угловых швов может происходить либо по металлу сварного шва либо по границе плавления σ_w=N/B_fK_fL_wR_wf γ_wf γ_c и σ_wz=N/B_fK_fL_wR_wz γ_wz γ_c расчётная длина сварного шва L_w=L-1см L_w85B_fK_f где B_f-к.т. глубины проплавления. L_wf – расчётное сопротивление по металлу шва. R_wz-расчётное сопротивление по металлу границы сплавления. R_wz=0,45 R_un.