Материал и его работа в конструкции
Главная / Проектирование стальных конструкций / Материал и его работа в конструкции

Сталь, как материал, интересует нас в первую очередь с точки зрения ее работы в конструкции. Работа стали характеризуется ее механическими свойствами, которые находятся в зависимости от химического состава и способа получения стали, определяющих ее структуру.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Учет влияния переменной нагрузки при расчете на выносливость

Стальные конструкции, непосредственно воспринимающие подвижную нагрузку в зданиях и сооружениях металлургических заводов с тяжелым режимом работы1 (например, подкрановые балки), а также конструкции, непосредственно воспринимающие регулярную вибрационную нагрузку, должны рассчитываться на выносливость. Расчетные сопротивления снижаются умножением на коэффициент γ, определяемый формулой где Nмин и Ммакс — соответственно наименьшие и наибольшие по абсолютной величине продольные силы, изгибающие…

Внецентренно сжатые стержни

При одновременном действии на стержень продольной сжимающей силы и изгибающего момента (от поперечных сил или эксцентрично приложенной сжимающей силы) в стержне сразу после приложения нагрузки возникает изгиб и соответственно прогиб. Поэтому здесь явление продольного изгиба проявляется не в такой форме, как при центральном сжатии (смотрите Работа стали на сжатие. Проблема устойчивости). Тем не менее проблема…

Проблема устойчивости (несущая способность)

Критические напряжения для стержней малых (X > 30) и средних (30 < Х < 100) гибкостей получаются выше предела пропорциональности, но, понятно, ниже предела текучести. Теоретическое определение критических напряжений для таких стержней значительно усложняется вследствие того, что явление потери устойчивости происходит при частичном развитии пластических деформаций и переменном модуле упругости. В результате многочисленных опытов, подтвердивших…

Усталость металла

Усталостью металла называется явление разрушения его под действием многократно повторенной (несколько сот тысяч раз) знакопеременной или просто переменной нагрузки при значениях напряжений ниже предела прочности (например, разрушение проволоки при многократных перегибах). Способность металла сопротивляться такому разрушению называется выносливостью, а напряжение, при котором металл разрушается, называется его вибрационной прочностью σвб. Кривая вибрационной прочности Кривая вибрационной прочности…

Проблема устойчивости

Проф. С. П. Тимошенко, Устойчивость упругих систем, Техтеоретиздат, 1955; проф. И. П. Прокофьев и А. Ф. Смирнов, Теория сооружений, ч. III, Трансжелдориздат, 1948; проф. И. Я. Штаерман и А. А. Пиковский, Основы теории устойчивости строительных конструкций, Госстройиздат, 1939. В стальных конструкциях проблема устойчивости имеет очень большое значение. Недооценка ее может привести к катастрофическим последствиям. Если…

Влияние температуры

Механические свойства малоуглеродистой стали при нагревании ее до температуры t = 200 — 250° сравнительно мало меняются, но уже при 300 — 330° сталь в изломе получает крупнозернистое строение и становится более хрупкой (синеломкость). При этой температуре не рекомендуется деформировать сталь или подвергать ее ударным воздействиям. При дальнейшем возрастании температуры это свойство пропадает, но начинается…

Неравномерное распределение напряжений

Выше рассматривалась работа гладких образцов правильной формы, где напряжения во всех сечениях, удаленных от места приложения нагрузки, распределялись равномерно. Проводя траектории равных напряжений, получим прямолинейный силовой поток внутри образца (фигура Траектории напряжений (К — коэффициент концентрации), а), определяющий линейное одноосное напряженное состояние. Если в плоском образце сделать отверстие или надрезы с боков (фигура Траектории напряжений…

Наклеп

Если сталь подвергнуть растяжению до пластического состояния и затем разгрузить, то появится остаточная деформация (фигура Диаграмма растяжения (А — остаточная деформация), б). При повторном нагружении образца после некоторого «отдыха»1 материала сталь опять начинает работать упруго, повторяя прямую разгрузки, и дальше ее работа идет по нормальному пути диаграммы однократного растяжения. То же самое будет и в…

Структура стали и явление текучести

Малоуглеродистая сталь представляет собой однородное кристаллическое тело, состоящее из мелких кристаллов феррита, образующих зерна (Fe — чистое железо), и перлита (смесь цементита Fe3C с ферритом), расположенного главным образом по стыкам ферритных зерен и образующего как бы «сетку» или вкрапления между зернами. Структура стали Ст. 3 (микрошлиф Х 80) Перлит значительно тверже феррита и более хрупок….

Работа стали при сложном напряженном состоянии

При опытном изучении образцов на растяжение устанавливается значение предела текучести σт. При этом в образцах развиваются нормальные линейные напряжения, т. е. имеет место одноосное напряженное состояние. В случае сложного напряженного состояния (например, плоского напряженного состояния, когда образец растягивается в двух направлениях, или при совместном действии нормальных и касательных напряжений при изгибе) переход в пластическое состояние,…

Работа стали на растяжение

Если подвергнуть образец растяжению, последовательно увеличивая нагрузку Р, и производить при этом замеры получающихся удлинений ∆l, то можно построить опытную диаграмму растяжения, откладывая удлинение в функции нагрузки. Для удобства сравнения эту диаграмму выражают в напряжениях и относительных удлинениях: где σ — нормальное напряжение; F — первоначальная площадь сечения образца; ε — относительное удлинение в процентах;…