Влияние различных факторов на работу стали.

Влияние различных факторов на работу стали:

- неравномерное распределение нагрузки;

- концентрация напряжения.

Если в напряженном элементе имеются отверстия, выточки, местные сужения, резкий переход от одного сечения к другому, то силовой поток внутри элемента в этих местах будет сгущаться и искривляться, обходя препятствия. Напряжения будут распределены неравномерно. Величина набольшего напряжения будет значительно больше среднего значения.

σ_х – напряжения вдоль волокон,

σ_у – напряжение в поперечном направлении.

При сложном напряженном состоянии (криволинейные участки) материал работает более хрупко. Чем острее надрез или выточка, тем больше пиковые напряжения. Факторы, вызывающие искривление силового потока называют концентраторами напряжений. Отношение максимального напряжения в месте концентрации к условному равномерно распределенному в данном сечении напряжении, называют коэффициентом концентрации. Для предотвращения разрушения нужны конструктивных мероприятий, обеспечивающие плавное распределение силового потока. Искажения напряженного состояния вызывают собственные или начальные напряжения, которые имеются в ненагруженном элементе. Причины их возникновения - неравномерное остывание после сварки и прокатки, так же деформация метла при правке, гибкое. Собственное напряжение в пластичных строительных сталях не учитывается при расчетах. Их вредное влияние нейтрализовано конструктивными мероприятиями.

Работа стали при повторных нагрузках с перерывами (наклёп).

Если сталь подвергнуть растяжению выше предела упругости и затем разгрузить, то разгрузка будет происходить по линии параллельной линии упругости работы и появится остаточная деформация ξ_ост.

При повторном нагружении после некоторого отдыха сталь будет работать упруго, сначала по линии разгрузки и дальше следуя по нормальному пути диаграммы. Повышение упругой работы материала в результате предшествия пластической деформации называют наклеп.

Наклеп уменьшает пластичность стали, увеличивает её хрупкость, поэтому для строительных конструкций он является нежелательным.

Работа стали при непрерывной повторной нагрузке.

При многократной повторной нагрузке происходит явление усталости металла: его разрушение при напряжениях, меньших, чем предел прочности.

Напряжение, при котором происходит такое разрушение металла, называется вибрационной прочностью σ_вб. Для одного и того же металла вибрационная прочность зависит от характера циклов нагрузки и их количества. Характер определяет отношение наименьших напряжений к наибольшим. Если ρ = 1 то происходит полный симметричный цикл, если ρ = 0 – полный ассиметричный цикл. Зависимость вибрационной прочности от числа циклов нагрузки n имеет гиперболический характер, асимптотически приближаясь к определенной величине напряжения, и ее называют пределом выносливости или пределом усталости. (σ_вбⁿ) При напряжениях меньших чем предел выносливости разрушения от усталости не происходит.

Кривые вибрационной прочности стали при полных симметричных циклах.

Предел выносливости σ_вбⁿ для Ст3 = 1700 кг/см², что составляет примерно 0,4 от предела прочности, и примерно 0,75 предела текучести для низколегированных сталей.

;

.