Гранично напрежение: определение и изчисления

Всеки материал има набор от свойства, които да го определи по-нататъшно характеризиране. Едно от тези качества е устойчивостта на механично натоварване, което се нарича гранично напрежение. Това е не само разрушаването на материала в точката на счупване, но и появата на остатъчна деформация. С други думи, това е устойчивостта на външните сили, които водят до отслабване на силата. В тази статия е обяснено какво представлява якостта на опън, как се изчислява и как се определя.

Каква е стойността??

Максималната якост на опън на даден материал е максималната стойност на разкъсващото натоварване, което може да се приложи върху площта на напречното му сечение и което материалът трябва да издържи, преди да се счупи или да се разруши напълно. Формулата за изчисление е съвсем проста: силата, разделена на площта. Това показва, че колкото по-голяма е площта, толкова по-малка сила е необходима за прилагане на напрежението. Обратното също е вярно. Колкото по-малко е напречното сечение на детайла, толкова по-голяма е силата, необходима за счупването му.

Стойностите на коравината на различните материали обаче не са еднакви. Някои от тях са крехки, други - пластични. Максимално допустимото натоварване за всяка от тях се определя чрез механични изпитвания. Резултатът се счита за постигнат, когато на повърхността на образеца се виждат външни признаци на структурно разрушение. Те могат да бъдат изразени като счупване или разрушаване. За последното се използва терминът "граница на провлачване". Първият показва крехкост, а вторият - дуктилност.

И двете понятия са свързани с крайното напрежение, при което Здравината на материала е нарушена. Нека разгледаме по-отблизо как се разграничават тези две понятия.

Напрежение и плавност

Твърдостта на материалите може да се раздели на две понятия - крехкост и дуктилност:

1. Първият включва разрушаване на структурата на образеца дори при малки действащи сили. Еластичните материали устояват на външна сила, като оставят само остатъчна деформация под формата на счупване. Следователно за дуктилните елементи критерият за разрушаване е огъването, тъй като то настъпва по-рано от пълното разрушаване.
2. За огъване на образец е необходима по-малка сила, отколкото за счупването му. Следователно за пластичните компоненти границата на провлачане е границата на провлачане. Крехките компоненти също имат граница на провлачане, но за крехките компоненти границата на провлачане е твърде ниска.

Напрежението, което възниква в напречното сечение на образеца, се нарича проектно напрежение. Тя ще бъде описана по-подробно в следващите параграфи.

Формули за изчисляване на напрежението

Изчисляването на границите на провлачване се извършва по следната формула:

• s = s(pre.) / n.

Къде:

• s е нормалното напрежение, перпендикулярно на повърхността на детайла;
• s(pre.) - крайното напрежение, което води до пълно разрушаване или деформация на образеца, като за дуктилните (меки) материали тази стойност е границата на провлачане, а за крехките елементи - границата на опън;
• n е нормализиран коефициент на безопасност, който необходими за Компенсиране на временни пренапрежения върху работните конструкции, изработени от този материал.

Формулата се използва за изчисляване на тангенциалните натоварвания:

• t = s / 1 + v.

В него:

• t е тангенциалното напрежение;
• v - коефициент на Поасон, който се прилага към конкретния материал на конструкцията.

Заключение

Индексът на напреженията е важен параметър за изчисляване на якостта на работна конструкция. Използва се при проектирането на носещи елементи. помага да се определи степента, в която дадена част изпълнява своята функция и е продължителност на живота.