Влияние различных факторов на механические характеристики материалов: скорости нагружения, температуры, термической обработки, технологических факторов, радиации.

Влияние скорости погружения

Диаграммы растяжения низкоуглеродистой стали Ст 3 при статиче­ском нагружении (кривая 1) и повышенной скорости нагружения (кривая 2) показаны на рис. 4.12.

Сравнение этих диаграмм показывает, что при быстром нагружении предел текучести а_у и временное сопротивление стали а_и выше, а модуль

Е практически не изменился.

При нагружении с повышенными скоростями пластические деформа­ции не успевают полностью развиться, и пластичный материал по своим свойствам приближается к хрупкому.

Влияние температуры

При повышении температуры у большинства материалов механиче­ские характеристики прочности уменьшаются, а при понижении темпера­туры увеличиваются. При отрицательных температурах у сталей увеличи­вается их хрупкость (хладноломкость).

Характеристики пластичности с повышением температуры увеличиваются, а с понижением уменьшаются. При повышении температуры мо­дуль упругости Е существенно уменьшается, а коэффициент Пуассона v незначительно увеличивается.

В настоящее время созданы специальные сплавы и металлокерамические материалы, которые могут надежно работать при повышенных темпе­ратурах (до 1000°С).

Влияние термической обработки

Для изменения характеристик прочности и пластичности материалов их подвергают термообработке, которая состоит из определенных режимов нагревания и охлаждения, при которых меняется структура металлов.

Отжиг применяют для снятия начальных внутренних напряжений, вы­званных холодной обработкой. Сталь нагревают до определенной температуры, длительное время выдерживают, затем медленно охлаждают.

Закалка - нагрев до определенной температуры и быстрое охлаждение в воде или масле. При этом характеристики прочности повышаются, пла­стичность падает.

Отпуск стали применяют для увеличения ее пластичности после за­калки. Для этого сталь нагревают с некоторой скоростью и выдерживают при определенной температуре.

Влияние технологических факторов

Литье способствует образованию различных дефектов (пустоты, рако­вины, включения), что приводит к снижению прочности металла.

Прокатка меняет структуру металла и делает ее анизотропной: в на­правлении прокатки прочность значительно выше.

Волочение представляет собой вытяжку с обжатием. Изделия, полу­ченные таким способом - стальная проволока, стальные листы - обладают высокой прочностью.

Другие способы механической обработки: токарная обработка, об­дувка дробью, обкатка роликами и другие увеличивают прочностные свойства металлов.

Влияние радиоактивного облучения

Влияние этого фактора на материал конструкции приводит к увеличе­нию прочности и уменьшению характеристик их пластичности.

.

Понятие о прочности конструкции. От чего она зависит. Опасные напряжения. Понятие потери несущей способности конструкции. Идея условия прочности. Методы расчетов на прочность и области их применения. Три типа задач на прочность. Порядок расчета на прочность.

Прочность – способность конструкции не разрушаться под действием нагрузок.

Прочность зависит от напряжения Напряжения называются опасными (предельными) если они вызывают у конструкции потерю несущей способности т. е. вызывают разрушение или большие деформации.

Для пластичных материалов:

Для хрупких:

От эксплуатационных нагрузок не должно превышать:

Основные задачи расчетов на прочность:

Проверочный расчет (проверка прочности)

Проектировочный расчет (размеры)

Определение несущей способности конструкции (определение допускаемой нагрузки)

Для решения этих задач разработано три метода расчетов:

Расчет по допускаемым напряжениям;

Расчет по разрушающим (предельным) нагрузкам;

Расчет по предельным состояниям.

потеря несущей спо­собности конструкции, т. е. разрушение или возникновение больших де­формаций.