Прочность. Одним из основных факторов, влияющих на условия эксплуатации сварных конструкций, являются нагрузки

Нагрузка

Одним из основных факторов, влияющих на условия эксплуатации сварных конструкций, являются нагрузки, различающиеся по скорости их приложения, по продолжительности и условиям, при которых они действу-ют.

Нагрузки предельные - это нагрузки, которые отвечают предельному состоянию.

По скорости приложения нагрузки делятся:

- статические - относительно медленное их приложение и могут быть постоянными и повторно-статическими (многоразовые статические нагрузки, которые изменяются с частотой, не более одного или двух нагру-жений в секунду);

- вибрационные - относительно высокие скорости приложения наг-рузки с частыми их сменами (больше 1 Гц), резкой границы между вибра-ционными и повторно-статическими нагрузками не существует;

- ударные (однократные или повторно-ударные) - высокие скорости приложения нагрузок.

Характер нагрузки зависит от условий, в которых она действует: низкие или высокие температуры, тип среды, наличие радиации и другие.

Нагрузки могут быть образованы как внешними воздействиями, нап-ример силами, так и собственными деформациями, например при нерав-номерных нагревах и структурных преобразованиях.

Нагрузка в сочетании с формой сварных соединений и элементов конструкций образует сложное распределение напряжений, от которых в большинстве случаев зависят прочность и работоспособность сварных со-единений. Наибольшее влияние оказывает циклический характер нагруже-ния, особенно при большом числе циклов. Ударный характер приложения нагрузок также относится к числу наиболее тяжелых режимов работы сварных конструкций.

Многие стали чувствительны к увеличению скорости приложения нагрузок в области умеренно низких или даже положительных темпера-тур, особенно при наличии концентраторов напряжений. Это предопреде -

ляет необходимость выбора металла с учетом термической обработки после сварки, достаточно плавных форм сварных соединений, повышенных норм контроля сварных соединений и самого металла.

Большие сжимающие нагрузки требуют таких форм сварных конст-рукций, которые обеспечивают устойчивость. Тип сварных соединений в этом случае особой роли не играет. Главным фактором является толщина применяемого металла и формы конструктивных элементов, обеспечива-ющие по возможности более высокие рабочие напряжения, близкие к пре-делу текучести металла.

Под прочностью (в инженерном смысле) понимается способность материала, сварного соединения, детали или конструкции оказывать соп-ротивление не только разрушению, но и наступлению текучести, потери устойчивости, распространению трещин и другому.

Под прочностью (в научном смысле) понимается только сопротивле-ние разрушению.

Не следует отождествлять потерю прочности в инженерном понима-нии с наступлением разрушения. Например, после нагрева термоупроч-ненных сталей наступает их разупрочнение. При этом имеют ввиду только снижение предела текучести металла. Снижение коррозионной стойкости также является одним из видов потери прочности. Всякому разрушению предшествует даже незначительная пластическая деформация.

Критерии прочности

Важнейшей задачей инженерного расчета является оценка прочности элементов машин и сооружений по известным напряженным состояниям. Наиболее просто эта задача решается для одноосных напряженных сос-тояний, поскольку в этих случаях предельные (опасные) напряжения мо -гут быть определены непосредственно экспериментально. Предельными считают напряжения, при которых начинается разрушение (при хрупком состоянии материала) или возникают повышенные деформации (при плас-тическом состоянии материала). Испытание образцов материала на одно-осное растяжение позволяет определить предельные напряжения: σ_п =σ_Т или σ_п = σ_В.

За предельные напряжения принимаются допускаемые напряжения при растяжении или при сжатии [σ_-]. Условие прочности для одноос-ного напряженного состояния имеет вид или σ ₃ . При сло-жных напряженных состояниях, если в точках деталей два или три главных напряжения σ_1, σ_2, σ₃ не равняются нулю, предельное состояние может нас-тупить при разных предельных значениях главных напряжений σ_1п,,σ_2п, σ_3п в зависимости от их соотношений. Экспериментально определить пре- дельные значения главных напряжений очень тяжело вследствие сложнос-ти испытаний образцов в условиях неодноосных напряженных состояний и с большим объемом испытаний. Решение этой задачи заключается в опре-делении на основании теоретических и экспериментальных исследований критерия прочности (критерия предельного напряженно – деформирован-ного состояния). При этом рассматривают преобладающее влияние на прочность материала того или другого фактора и считают, что нарушение прочности материала при любом напряженном состоянии происходит то-лько тогда, когда соответствующий фактор достигнет определенного пре-дельного значения. Таким образом, введение критерия прочности дает возможность сравнить определенное сложное напряженное состояние с простым и найти при этом такое эквивалентное напряжение, которое в обоих случаях дает одинаковый коэффициент запаса. Под коэффициен-том запаса в общем случае напряженного состояния понимают число n, показывающее, во сколько раз нужно одновременно увеличить все компо-ненты напряженного состояния σ_1,σ_2,σ₃, чтобы он стал предельным:

σ_1п = nσ₁; σ_2п= nσ₂; σ_3п= nσ_3. Курс “Сопротивление материалов” рассмат-ривает четыре теории прочности.

Дата добавления: 2014-11-16