ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теории прочности из "Сопротивление материалов Издание 13 " Сжимающие напряжения сами по себе не могут привести к разрушению материала могут иметь значение, повидимому, вызванные ими касательные напряжения или поперечные деформации удлинения. [c.776] В связи с этим уже давно возникло два различных представления о разрушении материала 1) как о явлении отрыва, обусловленном деформациями удлинения или преимущественно действием нормальных растягивающих напряжений, и 2) как о явлении среза или скалывания, обусловленном преимущественно действием касательных напряжений. Исходя из этих представлений, потребовалось различать и два вида сопротивления материалов разрушению сопротивление отрыву и сопротивление срезу. [c.776] До последнего времени считалось, что каждый материал может обладать только одним каким-либо видом сопротивления разрушению — или сопротивлением отрыву, или сопротивлением срезу. Однако такое одностороннее представление о явлении разрушения не позволило найти общее решение вопроса о прочности материалов. [c.776] Из сказанного ясно, что вопрос о двух типах разрушения материалов — отрыве и срезе, требует подробного рассмотрения. [c.777] Теории разрушения материала от нормальных напряжений или вследствие развития значительных деформаций удлинения являются наиболее старыми теориями. Возможность разрушения материала путём отрыва, неоднократно подтверждённая опытами, до сих пор не подвергалась каким-либо сомнениям. Наоборот, в последнее время многие учёные были склонны приписывать отрыву вообще все случаи разрушения материала. [c.777] Характер разрушения при отрыве зависит как от рода материала, так равно и от вида напряжённого состояния принципиально в одних случаях возможен хрупкий отрыв —без остаточных деформаций, в других — вязкий отрыв, сопровождающийся более или менее значительными пластическими деформациями (см. ниже — 252). Так, например, экспериментально установлено, что некоторые бронзы и алюминиевые сплавы способны разрушаться путём отрыва даже цри остаточной деформации около 20 /о. [c.777] Наиболее отчётливо характеристики сопротивления отрыву выявляются при испытаниях хрупких неметаллических материалов. Так, при растяжении образцов из хрупкого материала (стекла, пластмасс, бетона, камня) разрушение их, как правило, происходит по площадкам, перпендикулярным оси образца, т. е. как раз по тем, где действуют наибольшие нормальные растягивающие напряжения. При кручении таких же образцов трещины разрушения располагаются примерно под углом в 45° к оси образца, т. е. опять-таки перпендикулярно к направлению наибольших растягивающих напряжений. При сжатии призм из хрупкого материала разрушение начинается с появления трещин, параллельных направлению сжимающего усилия, а следовательно, перпендикулярных к направлению деформации растяжения (см. фиг. 32). [c.777] Получение характеристики сопротивления отрыву для пластичных материалов оказывается весьма затруднительным, так как при испытаниях, как правило, не удаётся миновать стадии пластических деформаций, а следовательно, и значительных касательных напряжений. В связи с тем, что у пластичных материалов сопротивление разрушению от касательных напряжений (срезу) значительно ниже сопротивления отрыву, при обычных испытаниях этих материалов не удаётся достигнуть сопротивления отрыву, так как раньше происходит разрушение путём среза. Поэтому для определения сопротивления отрыву необходимо такое изменение условий испытания (изменение вида напряжённого состояния, температуры, скорости деформирования), которое, почти не изменяя характеристики сопротивления отрыву, повлекло бы за собой значительное увеличение сопротивления срезу. [c.777] Многие случаи разрушения путём отрыва на равных основаниях могут быть приписаны как действию больших растягивающих напряжений, так и развитию значительных деформащ1й удлинения. Таким образом, эти случаи объясняются как с точки зрения теории наибольших нормальных напряжений, так и на основе близкой к ней по своему физическому смыслу теории наибольших удлинений. [c.778] Необходимо заметить, что вопрос о той или иной трактовке сопроти-влешя отрыву, как характеристики материала, а равно и вопрос о методах определения этой характеристики, в известной мере являются спорными ). [c.778] Некоторые опыты указывают на постоянство характеристики сопротивления отрыву при различных видах нагружения у хрупких материалов. Для подобного же заключения в отношении пластичных материалов пока ещё нет достаточных данных. По результатам некоторых опытов сопротивление отрыву зависит от качества материала — с увеличением степени наклёпа оно растёт. Изменение скорости деформащш и температуры испытания, как уже - было сказано, сравнительно мало отражается на величине сопротивления отрыву однако достаточно надёжных данных о количественной стороне этого явления пока нет. [c.778] Срез является более с.южным видом разрушения, чем отрыв, так как ему обычно предшествуют значительные пластические деформации, вызывающие перераспределение напряжений и другие осложнения. На существование этого второго типа разрушения, обусловленного преимущественно касательными напряжениями, указывает целый ряд опытных данных. [c.778] Разрушение металлов при растяжении без шейки, при срезе, кручении и изгибе обычно происходит по площадкам, очень близким к тем, на которых возникают наибольшие касательные напряжения. Хотя по углу излома не всегда можно сделать окончательное заключение о характере разрушения (отрыв или срез), однако в ряде случаев положение, а нередко и вид поверхности разрушения могут в этом отношении иметь решающее значение. Так, например, если разрушение при кручении происходит по площадкам, перпендикулярным к оси стержня, то несомненно, что оно обусловлено касательными напряжениями, так как по поверхности разрушения в этом случае нормальных напряжений вообще нет. [c.779] Значительно более трудным становится проведешге различия между разрушением путём отрыва и среза при сложных напряжённых состояниях. Всё же и здесь в ряде с.тучаев удалось установить, что в образовании некоторых из тех изломов, которые было принято считать наглядными примерами разрушения путём отрыва, на самом деле главную ро.ть играют касательные напряжения. [c.779] Так как разрушение путём среза обусловлено касательными напряжениями, играющими главную роль и при пластической деформации материала, то у пластичных материалов без предшествующих, обычно довольно значительных, остаточных деформаций срез вряд ли возможен. По крайней мере, практически такого разрушения у металлов до сих пор получить не удалось, хотя некоторые из них (например, прессованный магний и сплавы на его основе) разрушаются от среза при сравнительно небольших деформациях (5—15 /о) — имеет место так называемый хрупкий срез . [c.779] В качестве характеристики сопротивления срезу можно принять истинное значение касательного напряжения в момент разрушения (хр). Опытные данные показывают, что для чистых металлов (медь, алюминий, железо) и для некоторых сплавов сопротивление срезу (тр) практически не зависит от вида напряжённого состояния. Вместе с тем установлено, что Тр в значительно большей степени, чем сопротивление отрыву, зависит от скорости деформирования и телтературы опыта. При увеличении скорости и понижении температуры р увеличивается. [c.779] Описанные характеристики сопротивления материала разрушению могут служить основой для расчётов на прочность при простом и сложном напряжённом состоянии вопрос об использовании этих характеристик рассматривается в следующих параграфах. [c.779] История развития взглядов на вопросы проч ности материалов показывает, что с давних пор, на протяжении почти двухсот лет, шла борьба представлений о разрушении, как о явлении отрыва и среза. В этом отношении старые теории прочности характерно разбиваются на две отдельные группы. В первую входит теория наибольших нормальных напряжений и теория наибольших удлинений, вторую группу образует теория наибольших касательных напряжений вместе с последующим её обобщением, известным под названием теории Мора (более подробно об этой теории см. ниже — 251). Представления, на которых основывались те или иные из старых теорий, каждое в отдельности, как мы видели, не противоречат и современным воззрениям на вопросы прочности материалов, признающим существование двух форм разрушения и соответственно двух видов сопротивления разрушению. [c.780] Однако старые теории прочности страдали односторонностью понимания явления они ограничивались изучением или только действия отдельных составляющих напряжения (нормальной или касательной), или только влияния деформации, без учёта их взаимной связи. Они не проводили чёткого разграничения между предельными (опасными) состояниями (переходом за предел упругости и явлением разрушения материала). Вследствие этого на основе той или иной из старых теорий общее решение вопроса о прочности различных материалов в их хрупком и пластичном состоянии оказалось невозможным. [c.780] Для лучшего приближения к данным опытов в эти теории приходилось искусственно вводить не соответствующие их физическому смыслу дополнительные условия, к которым прежде всего следует отнести проверку по наибольшим сжимающим напряжениям и соответственно по наибольшим деформациям сжатия в теориях наибольших нормальных напряжений и наибольших удлинений. Расчёты, сделанные на основе первых двух теорий, достаточно хорошо сходились, как известно, лишь с результатами некоторых опытов над хрупкими материалами, а расчёты по теории наибольших касательных напряжений оправдывали в известной степени опыты над пластичными материалами. Однако и применение этих теорий к объяснению ограниченного круга явлений—1-й и 2-й теории прочности — только к случаям хрупкого, а 3-й теории — то.тько к случаям пластичного разрушения, — всё же не устраняло полностью возникающих противоречий. [c.780] Вернуться к основной статье