Читайте также:
|
|
Основную роль в обеспечении эксплуатационной надежности СК играют высокая пластичность стали - свойство претерпевать значительные остаточные деформации перед разрушением без нарушения сплошности и образования трещин, и ее высокая вязкость - свойство поглощать механическую энергию в пластически деформируемых объемах без снижения прочности.
Зависимость между растягивающим усилием и относительной деформацией, устанавливаемая при испытаниях на специальных разрывных машинах с устройством для записи диаграммы растяжения в координатах «усилие - линейная деформация», соответствует одной из схем, приведенных на рис. 6.1. После начальной упругой деформации при достижении величины нормальных напряжений предела текучести по длине образца возникает более или менее равномерная пластическая деформация, которая сопровождается появлением на его поверхности линий скольжения, называемых линиями Чернова - Людерса. Эти линии ориентированы под углом, близким 45°, к оси образца и свидетельствуют о том, что пластическая деформация вызвана действием максимальных касательных напряжений.
Для низколегированных сталей, в отличие от малоуглеродистых, на диаграмме растяжения (как показано на рис. 6.1, б) отсутствует явно выраженный горизонтальный участок (площадка текучести). Для таких сталей предел текучести определяется как напряжение, при котором относительная остаточная деформация достигает значения 0,2%. Дальнейшее нагружение образцов при напряжениях более высоких, чем предел текучести, ведет к росту как напряжений, так и пластических деформаций. При достижении максимально возможного (разрушающего) усилия в образце пластические деформации локализуются и в средней части образца возникает местное утонение, которое называется шейкой.
Для количественной оценки пластичности стали по результатам испытаний образцов на одноосное растяжение используются следующие параметры: ε p - относительное удлинение при разрушении: εр=∆l p /l 0, (1) где ∆l p - абсолютное удлинение образца с расчетной длиной l 0 при разрушении; ψ – относительное сужение в изломе: ψ=(A 0 -A p )/A 0; (2) здесь A 0 и A p- площади сечения образка, соответственно начальная и в месте разрушения; K и - коэффициент использовании прочности: K и=σт/σв, (3) как отношение предела текучести к временному сопротивлению стали.
Чем ближе значение K и к единице, тем пластичность стали меньше. Теоретически при K и=1 реализуется хрупкое разрушение стали.
Испытания на одноосное растяжение позволяют оценить и вязкость стали при разрушении. В этом случае она оценивается удельной работой, затраченной на разрушение a p =W p /(l 0 ·A 0 ), где W p- работа, затраченная на разрушение образца; l 0 ·A 0 - расчетный объем стали, поглотивший эту работу.
Очевидно, что величина a p численно равна площади диаграммы растяжения, построенной в координатах «напряжение - относительное удлинение». Приближенно значение ap как площади диаграммы растяжения может быть вычислено по формуле ap≈ 0,67σвεp. Пластичность сталей для строительных конструкций при температуре +20 °С несколько снижается по мере роста прочности. Однако из этого не следует делать вывод, что конструкции из низколегированных сталей обладают меньшей надежностью, чем из малоуглеродистых.
Почему строительные стали должны иметь высокоразвитые пластические свойства. из Бирюлева, Вопросы-Ответы, стр. 20
Строительные металлические конструкции работают на большие нагрузки (часто неопределенные), сечения мощные, узлы сложные. Пластичность является как бы защитным свойством материала. Стержень, металл которого достиг площадки текучести, больше на себя усилия воспринимать не может. Ему в помощь должны «подставить плечи» другие стержни (или участки сечения), предохраняя перегруженный стержень от разрушения. Поэтому нужно заботиться о необходимых запасах пластичности, особенно при сложных условиях работы.
Чем объяснить характер работы стали. Прежде всего ее структурным строением. На первой стадии в основном осуществляется упругий перекос в зернах феррита. Для более прочных структурных элементов - перлита и цементита напряжения недостаточны, чтобы вызвать в них значительные деформации. При достижении площадки текучести в зернах феррита начинается скольжение по диагональным плоскостям. По этим плоскостям отмечается наименьшее сопротивление нагрузке, тем более, что многочисленные дефекты на атомарном уровне сливаются в линии дислокаций, из-за чего сопротивление еще больше снижается. Накопленная в период упругой стадии энергия находит выход в этом скольжении и деформации развиваются без притока внешней энергии.
Затем, поскольку деформации увеличились, начинает в большей мере возрастать сопротивление цементитовой решетки и перлита. Начинается стадия самоупрочнения. Сталь как бы обретает «второе дыхание». При образовании шейки начинает осуществляться физическое разрушение всей структуры, завершающееся разрывом.
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 375 | Нарушение авторских прав