ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сопротивление разрушению. Отрыв и срез из "Сопротивление материалов " В 16 и 17 вкратце уже были рассмотрены некоторые вопросы, связанные с проверкой прочности элементов конструкций при линейном напряженном состоянии. Известно, что при расчетах конструкций среди других условий должно быть выполнено условие прочности, требующее, чтобы наибольшее напряжение в каждой детали машины или сооружения не превышало величины допускаемого напряжения, составляющего некоторую долю опасного напряжения. Для назначения допускаемого напряжения необходимо изучить поведение материала при его деформировании от начала нагружения вплоть до момента разрушения. Последнее нужно также и для других целей — например, для управления процессами пластической обработки материалов волочение, штамповка, прокатка, ковка, резание металлов, прессование слоистых пластиков и других материалов). [c.127] Экспериментальное изучение поведения материалов под нагрузкой при линейном растяжении или сжатии на машинах, имеющихся в лабораториях испытания материалов, не встречает затруднений. Полученные в результате экспериментов диаграммы растяжения или сжатия дают наглядное представление о сопротивлении материала упругому и пластическому деформированию и позволяют определить такие важные для оценки прочности и назначения допускаемого напряжения механические характеристики, как предел текучести и предел прочности или временное сопротивление материала. [c.127] Поведение материала под нагрузкой зависит от его свойств и вида напряженного состояния. В одних случаях вплоть до разрушения деформация оказывается более или менее точно пропорциональной напряжению разрушение наступает при отсутствии пластических дес рмаций (рис. 25). В других — после упругой деформации развиваются значительные пластические деформации, заканчивающиеся разрушением рис. 16 и 18) непрерывно растущая пластическая деформация может и не приводить к разрушению рис. 24). [c.127] ПО площадкам, параллельным направлению сжимающей силы (рис. 28). В том и другом сл чае разрушение происходит путем отделения частиц материала друг от друга — путем отрыва, причиной которого при растяжении можно считать как наибольшее растягивающее нормальное напряжение, так и наибольшее удлинение в направлении действия растягивающей силы. При сжатии причиной разрушения, по-виднмому, можно считать значительную деформацию растяжения в направлении, перпендикулярном действию сжимающей силы. Необходимо отметить, что разрушение хрупких материалов при сжатии нередко происходит по площадкам, наклоненным к направлению сжимающей нагрузки под некоторым углом поэтому можно предположить, что разрушение носит более сложный характер, чем описано выше, и причиной его являются одновременно нормальные и касательные напряжения, развивающиеся на этих наклонных площадках подробно см. в 40,Б). [c.128] Вторая диаграмма изображает поведение пластичного материала при линейном растяжении (на рис. 18 приведена истинная диаграмма растяжения). За опасные состояния в этом случае могут быть приняты начало текучести, начало образования шейки и разрушение материала. Опасными напряжениями соответственно будут предел текучести, временное сопротивление и истинное напряжение в момент разрушения. Появление линий сдвигов (линий Чернова — Людерса) при возникновении остаточных деформаций (рис. 13) и разрушение образцов по поверхностям, наклоненным к направлению растягивающей силы под углом я/4 ( 27), дают основание считать, что как образование и развитие пластических деформаций, так и разрушение происходит за счет скольжений и сдвигов под действием наибольших касательных напряжений такой вид разрушения называется разрушением путем среза. [c.128] Третья диаграмма описывает поведение пластичного материала при сжатии (на рис. 24 показана диаграмма сжатия), когда пластическое деформирование не приводит к разрушению. Опасным состоянием следует считать начало текучести, а опасным напряжением — предел текучести, величина которого мало отличается от величины предела текучести пластичного материала при растяжении. Образование и развитие пластических деформаций и в этом случае происходит за счет сдвигов под действием касательных напряжений. [c.128] Упомянутые выше 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, известны уже давно. Исходя из этих представлений, потребовалось различать и два вида сопротивления материалов разрушению сопротивление отрыву и сопротивление срезу. [c.128] 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.129] В противовес ему в самые последние годы у нас было выдвинуто иное, экспериментально обоснованное предположение, что каждый материал в зависимости от того, в какие условия он будет поставлен, может разрушаться как путем отрыва, так и путем среза и может поэтому обладать как тем, так и другим видом сопротивления разрушению. Этот новый взгляд на вопросы разрушения способствовал разрешению целого ряда противоречий и неясностей, возникавших при рассмотрении явления разрушения на основе прежних представлений. Поэтому именно этот взгляд на современном этапе развития учения о прочности материалов следует считать наиболее правильным. [c.129] Возможность разрушения материала путем отрыва, неоднократно подтвержденная опытами, до сих пор не подвергалась каким-либо сомнениям. Наоборот, в последнее время многие ученые были склонны приписывать отрыву вообще все случаи разрушения материала. [c.129] Характер разрушения при отрыве зависит как от. рода материала, так равно и от вида напряженного состояния принципиально в одних случаях возможен хрупкий отрыв— без остаточных деформаций, в других — вязкий отрыв, сопровождающийся более или менее значительными пластическими деформациями. Так, например, экспериментально установлено, что некоторые бронзы и алюминиевые сплавы способны разрушаться путем отрыва даже при остаточной деформации около 20%. [c.129] Наиболее отчетливо характеристики сопротивления отрыву выявляются при испытаниях хрупких неметаллических материалов (стекла, пластмасс, бетона, камня). [c.129] Получение характеристики сопротивления отрыву для пластичных материалов оказывается весьма затруднительным, так как при испытаниях, как правило, не удается 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 удается достигнуть сопротивления отрыву, так как раньше происходит разрушение путем среза. Поэтому для определения сопротивления отрыву необходимо такое изменение условий испытания (изменение вида напряженного состояния, температуры, скорости деформирования), которое, почти не изменяя характеристики сопротивления отрыву, повлекло бы за собой значительное увеличение сопротивления срезу. [c.129] Многие опыты указывают на постоянство характеристики сопротивления отрыву при различных видах нагружения у хрупких материалов. Для подобного же заключения в отношении пластичных материалов пока еще нет достаточных данных. По результатам некоторых опытов сопротивление отрыву зависит от наклепа материала — с увеличением степени наклепа оно растет. [c.130] Срез является более сложным 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.130] Разрушение металлов при растяжении с наличием 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.130] Значительно более трудным становится проведение различия между разрушением путем отрыва и среза при сложных напряженных состояниях. Все же и здесь в ряде сл]учаев удалось установить, что в образовании некоторых из тех изломов, которые было принято считать наглядными примерами разрушения путем отрыва, на самом деле главную роль играют касательные напряжения. [c.130] Так как разрушение путем 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.130] Вернуться к основной статье