Силы, деформации, напряжения и связь между ними

Категория:
Деформации при сварке


Силы, деформации, напряжения и связь между ними

Прочностью металла называют способность его сопротивляться разрушению под действием сил.

Силы подразделяют на внешние и внутренние. Внешние силы создаются от постоянной нагрузки: вес изделия, давление газа в сосуде, предварительное натяжение элемента, например, арматурного стержня в железобетоне и от временной нагрузки: вес снега на крыше здания, ветер, создающий нагрузку на стену сооружения, сейсмические воздействия и др.

Рис. 1. Изменение длины стержня при возрастании нагрузки: Р, Р1 — силы, действующие на стержень

Рис. 2. Диаграмма растяжения стали: (Уу— предел упругости, <гт— предел текучести, бв — временное сопротивление растяжению

Внутренние силы возникают от изменения температуры изделия при эксплуатации, изменения структуры металла под действием внешней нагрузки или при сварке, или от действия тех и других. В расчетах на прочность внутреннюю силу часто называют усилием.

Внешние нагрузки бывают статическими (постоянными в процессе эксплуатации изделия), динамическими (переменными по величине и направлению) и ударными. Динамические знакопеременные нагрузки называются также вибрационными. Внутренние силы носят изменяющийся характер.

Деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием внешней или внутренней силы. Допустим, что к концам стержня длиной L (рис. 1) приложены силы, возрастающие от Р до Р\, растягивающие его.

При растяжении стержня постоянного сечения величина деформации определяется действующей силой. Чем больше сила, тем больше вызываемая ей деформация.

Напряжением называют силу, отнесенную к единице площади ррперечного сечения тела. Сила измеряется в кгс, площадь в мм2 или см2,, а напряжение в кгс/мм2, кгс/см2.

Различают напряжения растяжения, сжатия, изгиба, кручения и среза.

Деформации могут быть упругие и пластические. Если форма и размеры тела восстанавливаются после прекращения действия силы, то такая деформация будет упругой. Для образца из низкоуглеродистой стали, в котором действует постоянно возрастающее напряжение, деформация в виде относительного удлинения 6% остается упругой до тех пор, пока сила не превысит некоторый предел, называемый пределом упругости. Точкой С на диаграмме отмечена сила (или напряжение), при которой появляется деформация, остающаяся” после снятия нагрузки,— пластическая деформация. Эту точку называют пределом текучести ат.

Упругая деформация по величине весьма незначительна. Для низкоуглеродистых сталей она не превышает 0,2%. Следовательно, любое усилие, вызывающее относительное удлинение менее 0,2’%, приводит лишь к упругой деформации, которая сразу же исчезает при прекращении действия приложенного усилия.

Пластическая деформация сильно увеличивается, если напряжение превышает предел упругости. Например, если напряжение в детали из стали СтЗ превысит предел упругости на 1 кгс/мм2, относительное удлинение возрастет с 0,2 до 2%.

При повышении температуры стали предел упругости и предел текучести понижаются, следовательно, пластическая деформация возникает при меньших напряжениях или усилиях, чем в холодном металле (рис. 3). Из рисунка видно, что предел текучести при температуре 0 °С, равный 25 кгс/мм2, при температуре 400 °С понижается до 15 кгс/мм2, а при 600 °С до 6 кгс/мм2. При темпе ратуре выше 600 °С предел-текучести становится настолько малым что достаточно совсем небольшого усилия для возникновения остаточной деформации.

Рис. 3. Влияние температуры на величину предела текучести стали

Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум