Влияние температуры на механические характеристики стали.
До t = 400 0C механические характеристики остаются постоянными. При длительном нагреве до 700 0С (вишнево красный цвет, образуется крупно-зернистая структура) происходит перегрев металла, при длительном нагреве до 1000 0С (ярко-желтый цвет) возможен пережег металла, и он бракуется. При отрицательных температурах повышается хрупкость. У малоуглеродистых кипящих при t = -30 - -35 0C, у малоуглеродистых спокойных при t = -45 - -50 0C у низколегированных при t = -55 - -60 0С.
Старение стали.
С течением времени свойства стали несколько изменяются (увеличиваются пределы упругости, текучести, снижаются относительные удлинения, изменяется ударная вязкость, сталь становится более хрупкой). Это явление называют старением. Причина: постепенный переход в наиболее устойчивую структуру. Сталь в целом становится более прочной, но менее пластичной. Время старения не определено: от нескольких дней до десятилетий, при расчетах естественное старение не учитывается.
Коррозия стали.
Коррозия стали:
химическая – вызывается воздействием агрессивных жидкостей или газов.
электрохимическая – вызывается воздействием влаги и кислорода.
Скорость коррозии на чистом воздухе невелика, составляет сотые доли толщины в год.
Мероприятия по борьбе с коррозией.
Мероприятия по борьбе с коррозией:
Проектирование металлических конструкций без узких щелей, пазух с формой сечений элементов хорошо обтекаемой воздушными струями, неудерживающими пыли, открытых для окраски.
Качественная грунтовка и последующая окраска.
Периодическая окраска.
Условия пластичности.
У сталей при отношении
появляется пластические свойства.
Для их учета используют диаграмму
Прандтля.
По этой диаграмме переход в пластичную стадию при сжатии или растяжении происходит при достижении нормальным напряжением предела текучести. При многоосном напряженном состоянии переход в пластическую стадию зависит не от одного напряжения, а от функций напряжений, характеризуя условие пластичности. Это условие записывается в зависимости от теории прочности. К работе стальных и алюминиевых конструкций наиболее близки 3-я и 4-я теории прочности.
В СНиП принята 4-я энергетическая теория прочности.
По этой теории пластичность наступает тогда, когда потенциальная энергия изменения формы тела достигает наибольшей величины.
Условия пластичности оценивается по приведенному напряжению:
.
Если действуют и нормальные и касательные напряжения, то приведённые напряжения равны:
,
- при изгибе
и
,
то
,
- при простом сдвиге
,
то
,
- по третьей теории прочности
.
Работа и расчет изгибаемых элементов с учетом развития пластических деформаций.
После исчерпания упругой работы в сплошных изгибаемых элементах, выполненных из пластичных сталей, пластическая деформация начинает распространяться вглубь сечения. В предельном состоянии они пронизывают всё сечение, образуя шарнир пластичности.
У элементов, находящихся в состоянии текучести длина может изменяться при постоянном напряжении, поэтому изгибающий момент может поворачиваться вокруг нейтральной оси как вокруг шарнира. Работа шарнира пластичности возможна только в направлении действия предельного момента. При изгибающем моменте в обратном направлении напряжения снижаются, материал становится упругим и шарнир пластичности замыкается. В пластичном шарнире момент не равен нулю:
,
,
где S – статический момент полусечения относительно статической оси;
;
.
И разница тем больше, чем больше материал расположен около нейтральной оси:
-
изгиб в плоскости стенки
-
изгиб в плоскости полки
При образовании шарнира пластичности у неразрезных балок прогибы нарастают беспредельно, дальнейшее увеличение нагрузки невозможно. Наступает предельное состояние 1-ой группы.
Для неразрезных балок образование шарнира пластичности приводит к перераспределению моментов и понижению степени статической неопределимости конструкции. Таким образом, при образовании шарнира пластичности эксплуатация качества конструкции утрачивается раньше, чем наступает исчерпание несущей способности, так как остаточная деформация велика.