ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Постановка допроса из "Сопротивление материалов " Материал конструкции в зависимости от условий нагружения может находиться в различных механических состояниях. При небольших внешних силах возникают только упругие деформации, или, как говорят, материал находится в упругом состоянии. При больших силах обнаруживаются заметные остаточные деформации и материал находится в пластическом состоянии. При дальнейшем увеличении нагрузки происходит образование местных трещин и наступает состояние разрушения. [c.292] Образец с выточкой (рис. 61), изготовленный из пластичного материала, обнаруживает при растяжении хрупкие свойства. Конечно, это можно объяснить, как это уже делалось ранее, тем, что образование пластических деформаций сдвига в ослабленном сечении стеснено более жесткими участками, расположенными вне выточки. Но ту же самую мысль можно выразить и другими словами. Напряженное состояние в зоне выточки является неодноосным, и главные напряжения Oj и а, в центральной части этой зоны будут положительными. Поэтому материал частично утрачивает способность пластически деформироваться. [c.293] Таким образом, механическое состояние материала в точке зависит в первую очередь от напряженного состояния в этой точке, хотя и не определяется им полностью. Так, например, при наличии температурного воздействия на механическом состоянии материала заметно сказывается фактор времени. При малом времени нагружения состояние материала можно рассматривать как упругое, а при большом — как пластическое. Но, пожалуй, более важным является то, что само понятие механического состояния в точке не свободно от противоречий с принятым ранее предположением о непрерывности среды. Это обнаруживается в первую очередь при изучении вопросов разрушения, поскольку процесс образования трещин в металлах тесно связан с их молекулярной и кристаллической структурой, а само разрушение определяется не только напряженным состоянием, но в ряде случаев характеризуется также и историей нагружения, т. е. зависит от того, в какой последовательности прикладываются силы. В качестве примера достаточно указать на разрушение при периодически изме-няюш,ихся нагрузках. Многократное нагружение и разгрузка могут привести к разрушению, хотя возникающие напряжения остаются существенно меньшими предела текучести. [c.293] Между тем и другим необходимо делать четкое разгра-, ничение. Физические процессы, протекающие в этих пе- реходных состояниях, хотя и взаимосвязаны, но существенно различны, и поэтому нет оснований в какой бы то ни было степени эти критерии отождествлять. [c.294] Более разработанным, определенным и более простым (если вообще понятие простоты применимо к этим вопросам) является критерий пластичности, С него мы и начнем, а о критерии разрушения поговорим несколько позже. [c.294] Производя испытания на растяжение, мы фиксируем свое внимание на зависимости между напряжениями и деформа- циями и замечаем, что по достижении предела текучести в образце возникают ощутимые остаточные деформации. Таким образом, условием перехода из упругого состояния в пластическое является равенство а=а . При сжатии получим Аналогичным образом можно поступить и в случае чистого сдвига. Испытывая на кручение тонкостенную трубку, нетрудно выявить величины напряжений в характерных точках диаграммы сдвига и, назначив допускаемую величину пластических деформаций, установить условие перехода в пластическое состояние. [c.294] Если следовать по указанному пути, то в каждом напряженном состоянии (ai, 03, 03) нужно было бы для каждого материала иметь соответствующие диаграммы испытания с числовыми характеристиками переходной точки. Понятно, однако, что такой подход к решению вопроса является совершенно неприемлемым прежде всего вследствие неисчерпаемости возможных типов напряженных состояний, а затем — в связи с чисто техническими затруднениями, возникающими при постановке испытаний материалов. [c.294] Техника эксперимента рас1юлагает в настоящее время возможностями ведения испытаний лишь для некоторых типов напряженных состояний (см. 93). Такие испытания требуют в ряде случаев применения довольно сложной аппаратуры и могут быть осуществлены только в сравнительно немногих исследовательских, но не производственных лабораториях. Из сказанного вытекает, что критерий пластичности (как и критерий разрушения), обладая универсальностью по отношению к различным напряженным состояниям, должен в то же время базироваться на ограниченном числе испытаний. [c.294] В настоящее время сложилось два подхода к формулировке критерия пластичности. Первый, наиболее старый, связан с принятием правдоподобных гипотез, но обоснованных последующими экспериментами. Основные гипотезы будут рассмотрены в следующем параграфе. [c.295] Второе, более позднее и более многообещающее направление содержит в своей основе феноменологический подход, т. е. оно основано на выборе наиболее простого и полного описания совокупности экспериментальных данных при минимальных упрощающих предположениях. Этот подход будет рассмотрен в 61. [c.295] Прежде чем перейти к рассмотрению существующих теорий, введем некоторые понятия, которые понадобятся нам в дальнейшем и которые широко используются в практике. [c.295] Обобщим понятие коэффициента запаса. Положим, задано напряженное состояние в точке. Если увеличивать пропорционально все компоненты этого напряженного состояния, т. е. изменять его по обньш образом, то рано или поздно состояние материала изменится либо возникнут пластические деформации, либо начнется разрушение. Условимся под коэффициентом запаса в данном напряженном состоянии понимать число, показывающее, во сколько раз следует увеличить все компоненты напряженного состояния, чтобы изменилось механическое состояние материала. Из данного определения как частный случай вытекает уже знакомое нам определение коэффициента запаса при простом растяжении. [c.295] Если в двух напряженных состояниях коэффициенты запаса равны, то такие напряженные состояния называются равноопасными. [c.295] Широко используемое в практике понятие эквивалентного, или, как иногда не совсем правильно говорят, приведенного напряжения , содержит в своей основе замаскированное предположение, что для количественной оценки перехода материала из одного состояния в другое достаточно задать только одно.число. В дейотвительности это не всегда так. Сравнивая два напряженных состояния, мы не учитываем свойств материала, проявляющихся в разных напряженных состояниях по-разному. Может случиться, что в напряженном состоянии Л (рис. 311) при пропорциональном увеличении всех составляющих напряжений произойдет хрупкое разрушение, а в состоянии В при увеличении Одкв начнется процесс образования пластических деформаций. Тогда напряженные состояния оказываются несопоставимыми. [c.296] Таким образом, понятие Одкв следует рассматривать как не всегда безупречное, но в то же время весьма удобное средство для ведения практических расчетов. [c.296] Такую же величину коэффициент запаса имеет и для случая сложного напряженного состояния А. Весь вопрос заключается только в том, как выразить через Oi, Oj и aj. Для этого рассмотрим некоторые уже сложившиеся и зарекомендовавшие себя гипотезы пластичности. [c.296] Вернуться к основной статье