Прості деформації бруса

повзучiстю та релаксацiєю.

Повзучiсть - поступове зростання в часi пластичної деформацiї матерiалу при навантаженнях, величина яких менше  тiєї,  що  викликає  пластичну  деформацiю  при  випробуваннях  звичайної  тривалостi.  В  значнiй  мiрi повзучiсть залежить вiд температури. Для сталi вона стає  помiтною при  температурі +4000  С,  для  бетону, свинцю, високополімерних матеріалів - при звичайних температурах.

Релаксацiя (розслаблення)  -  зменшення  напруги  з  часом  при  сталiй  величинi  деформацiї.  Релаксацiя залежить вiд температури. В пластмасах, наприклад, релаксацiя  має мiсце при звичайних температурах, а у більшості металів лише при високих температурах.

 

3. Температурний фактор.

 

Всі механічні характеристики міцності і пластичності суттєво змінюються (особливо для металів) при зміні температури. При пiдвищеннi температури характеристики мiцностi зменшуються, а пластичностi збiльшуються, i навпаки. Однак, є термоміцні матеріали , що здатні зберігати механічні властивості при високих температурах (деякі навіть до 1273 К).

При низьких температурах для більшості чорних металів (сталі, цинкові сплави) має місце явище холодноламкості при статичних , а особливо при динамічних навантаженнях (холодноламкість - зміна пластичних властивостей при нормальних температурах на крихкість при низьких температурах).

При  підвищенні  температури  змінюються  і  фізичні  константи  матеріалу  (суттєво  зменшується  модуль пружності   і дещо зростає коефіцієнт Пуассона   ).

 

4. Фактор радiактивного опромiнення.

 

Радіоактивне опромінення пiдвищує характеристики мiцностi i зменшує характеристики пластичностi (вплив залежить вiд дози опромінення).

 

5. Технологічні фактори.

 

Крім вказаних вище факторів на властивості  металів і сплавів  впливають технологічні  фактори (хімічний склад, технологія одержання , термічна та механічна обробка, умови експлуатації та ін.).

Подробиці  впливу  різноманітних  факторів  висвітлено  в  спеціальній  літературі  і  в  підручниках  з  опору матеріалів .

 

3.6. Методи розрахунків в опорі матеріалів

 

Розрахунок надійних машин, споруд та приладів , а також їх елементів виконують різними методами.

 

1. Метод руйнiвних навантажень

 

Даний метод  передбачає  визначення мiнiмального навантаження,  що  руйнує  споруду.  При  цьому  умова мiцностi має вигляд

(4.1)

де  - допустиме навантаження,   - максимальне навантаження.

Допустиме навантаження

(4.2)

де          - руйнiвне навантаження,      - коефiцiєнт запасу мiцностi, який визначається з врахуванням ряду  обставин:  класу  споруди  (тимчасова  або  капiтальна),  термiну  експлуатацiї,  можливої  неоднорiдностi

матерiалу i т.iн.

Для пластичних матерiалiв .(4.3)

Для крихких матерiалiв .(4.4)

 

2. Метод допустимих напруг

 

Метод допустимих напруг є основним методом розрахункiв в машинобудуваннi. Згiдно з ним

(4.5)

де    - найбiльша напруга,   - допустима напруга.

Допустима напруга

(4.6)

де  - небезпечна напруга:

(4.7)

Допустима напруга   є нормативною величиною і визначається нормативами проектування та будiвництва.

 

3.  Метод граничних станiв

 

Одним  коефiцiєнтом    важко  врахувати  всi  фактори,  що  впливають  на  мiцнiсть.  Для  бiльш  повного врахування впливу рiзних факторiв, будiвельнi конструкцiї в теперiшнiй час розраховують методом граничних

станів.

Граничним станом називають такий стан конструкцiї, при якому вона перестає задовiльняти задані експлуатацiйні  вимоги.  Метод  розрахунку  має  за  мету  не  допускати  виникнення  граничних  станiв  при експлуатацiї та будiвництвi .

Будiвельнi норми i правила (БНIП) роздiляють граничнi стани на дві групи:

1) за втратою здатностi нести навантаження або за непридатнiстю до експлуатацiї;

2) за неприданiстю до нормальної експлуатацiї (конструкцiю можна експлуатувати, але з певними обмеженнями).

Умова мiцностi для граничного стану першої   групи

(4.8)

де- внутрiшня сила в елементi конструкцiї (функцiя навантаження конструкцiї);    - граничне зусилля

(функцiя властивостей матерiалу та розмiрiв).

Граничне зусилля

(4.9)

де   - розрахунковий опiр матерiалу;   - геометрична характеристика поперечного перерiзу елемента.

Для граничного стану другої групи необхідно задовільнити умову

(4.10)

де   - деформацiя (перемiщення) вiд нормативного навантаження;

- граничне перемiщення (функцiя призначення конструкцiї).

 

3.7.  Основнi види задач опору матерiалiв

 

Iз умови мiцностi будь якого  iз трьох  названих вище методiв розрахунку можна розв’язувати три типи задач опору матерiалiв:

а)  перевiрний  розрахунок  (при  вiдомих  розмiрах  елемента,  навантаженнi  i  матерiалi  перевiряється виконання умови мiцностi);

б) силовий розрахунок: (при вiдомих розмiрах i матерiалi визначають безпечне навантаження);

в) проектний розрахунок: (при вiдомому матерiалi i навантаженнi визначають розмiри конструктивного елемента).

 

3.8.  Врахування власної ваги бруса при розтязі (стиску)

 

У тих випадках, коли стержень має велику довжину, при вiдносно великiй густинi i одночасно невисокiй мiцностi матерiалу, в розрахунках його напружено-здеформованого стану необхiдно враховувати власну вагу.Це стосується в першу чергу таких конструкцiй, як масивнi фундаменти  пiд обладнання та будiвлi, колони та стiни капiтальних будiвель, греблi i т.iн.В машинобудуваннi вплив власної ваги на мiцнiсть має менше значення i при статичних навантаженнях в багатьох випадках його не враховують.

Напруга та деформацiя при розтязi (стиску)врахуванням власної ваги

Розглянемо  однорідний  стержень  довжиною    ,  який  завантажено  силою    і  власною  вагою  (рис.5.1).

Матеріал стержня має густину