10. Влияние температуры на служебные характеристики стали

Мех. св-ва стали при нагревании ее до т-р 200..250С практически не меняются. При т-ре 250..300С прочность стали несколько повышается, пластичность снижается. Сталь становится более хрупкой (синеломкость). Не следует при этой т-ре деформ-ть или подвергать ее ударным воздействиям. Нагрев выше 400С приводит к резкому падению предела текучести и временного сопротивления, а при т-ре 600..650С наступает температурная пластичность и сталь теряет свою несущую сп-ть.

При отрицательных т-рах прочность стали возрастает, ударная вязкость падает и сталь становится более хрупкой.

Зависимость ударной вязкости от т-ры характерна тем, что переход от вязкого разрушения к хрупкому происходит, как правило, скачкообразно, в узком темп. диапазоне, называемом порогом хладноломкости.

Повышение надежности стальных конструкций против хрупкого разрушения достигается в основном выбором марки стали с гарантией ударной вязкости при пониженной т-ре.

6. Работа стали при статической одноосной нагрузке

Работу стали при одноосном напряженном сост-ии можно проследить по испытанию образца на растяжение. В первой стадии до предела пропорциональности _р связь между напряжениями и деформациями подчиняется закону Гука =E - это стадия упругой работы. Деформации исчезают после снятия нагрузки. При дальнейшем увеличении нагрузки пропорциональность между напряжениями и деформациями нарушается (участок упругопластичной работы между _{р и} _у). В упругой стадии модуль деф-ции Е имеет постоянное значение (Е=2.06*10⁵МПа), в упругопластической стадии модуль деф-ции переменный. Последующее увеличение напряжений приводит к тому, что деформации растут при постоянной нагрузке. На диаграмме появл-ся площ-ка текучести. При снятии нагрузки упругая часть деформации исчезает (линия разгрузки идет параллельно упругой части линии нагрузки), а необратимая остается, приводя к остаточным деформациям. Далее рост деформаций возможен только при увеличении нагрузки (стадия самоупрочнения). В этой стадии мат-л работает как упругопластический. При напряжениях близких к временному сопротивлению _u продольные и поперечные деформации локализуются в наиболее слабом месте и в образце образуется шейка. Площадь сечения в шейке интенсивно уменьшается, что приводит к повышению напряжений в месте сужения, поэтому, несмотря на то, что нагрузка на образец снижается, в месте образования шейки происходит разрыв.

Отношение _y/_u хар-ет резерв прочности стали (0.6). _р/_y – хар-ет сопротивление малым пластическим деформациям (0.8..0.85).

При сжатии (коротких образцов, к-е 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. Повышенная несущая способность при сжатии коротких образцов в области самоупрочнения учитывают при работе стали на смятие.

. Работа стали при сложном напряженном состоянии

Сложное напряженное состояние характеризуется наличием двух или трех главных нормальных напряжений ₁, ₂ и ₃, действующих одновременно. Если при одноосном напряженном состоянии (₁0; ₂=₃=0) пластич. деф-ции развиваются при напряжениях, равных пределу текучести, то при сложном напряженном состоянии переход в пластич. сост-е зависит от знака и соотношения действующих напряжений.

При однозначном поле напряжений, когда все напряжения либо растягивающие, либо сжимающие, напряжения ₂ и ₃ сдерживают развитие деформаций в направлении напряжения ₁. В этом случае развитие пластических деф-ций запаздывает, предел текучести повышается, а протяженность площадки текучести уменьшается, возникает опасность хрупкого разрушения.

При разнозначных напряжениях (сжатие в одном и растяжение в другом направлении) наблюдается обратная картина. Пластические деформации начинаются раньше, чем главные напряжения достигли предела текучести одноосного загружения. Сталь становится как бы более пластичной. При двухосном напряженном состоянии сохраняются аналогичные тенденции, проявляясь в меньшей степени.

Явление текучести можно представить как процесс изменения формы тела без изменения его объема. Удельная энергия изменения формы при сложном напряженном состоянии будет равна соотв. энергии одноосного напряженного состояния, для к-го напряжение перехода стали в пластическую стадию известно и равно пределу текучести _y:

, где ; ₂=…..; ₃=…..;

Поскольку объем тела при текучести не изменяется, коэфф. Пуассона =0.5. Подставляя это значение и извлекая из обоих частей квадратный корень, запишем усл-е перехода стали в пластическую стадию при сложном напряженном состоянии:

Левая часть этого уравнения называют приведенным напряжением. Заменяя главные напряжения нормальными и касательными, запишем условие неперехода стали в пластическую стадию при сложном напряженном состоянии:

При плоском напряженном состоянии _z=_xz=_zx=0, поэтому приведенное напряжение будет равно: