Файл: Быков В.А. Пластичность, прочность и разрушение металлических судостроительных материалов.pdf

цион альности соответствуют упругая часть продольной деформации

Ув1 = 1

Вслучае же широкой полосы, по большой стороне поперечного

сечения деформация развивается лишь у краев, а средняя часть не деформируется, и для нее деформа­

рис. 63, а, б. Значение наибольшего нормального напряжения пла­ стины в начальной стадии течения по формуле (14) составляет:

СТ1т — Y 1 — 1.1 Зпт,

Т

где сгт — предел текучести при осевом растяжении. Потенциальная энергия изменения объема материала широкой полосы в тех же усло­ виях оказывается в /у хYi V — (1,13-1,3)а = 2,15 раза больше,

\ Г Г /

чем материала узкой полосы. Следовательно, при переходе к теку­ чести, продольное напряжение широкой изгибаемой полосы на 13% выше, чем узкой полосы, и приближается к сопротивлению отрыву стали. Если при этом оказывается, что сг1т ^ аотр, то развитие пла­ стической деформации становится невозможным, и происходит хруп­ кий излом пластины, чего не наблюдается на изгибаемых узких сталь­

86

узкой полосы характерное развитие пластической деформации, а для такого же изгиба широкой полосы — хрупкий излом.

Практически установлено, что резкое снижение пластичности судостроительных сталей при изгибе может наступать в том случае, если ширина полосы достигает значения, равного пяти толщинам.

Рис. 63. Напряжения на растянутой стороне широкой полосы: а — упругий изгиб; 6 — пластический изгиб.

Рассмотрим кривые изгиба узких и широких полос (рис. 64). Ординаты соответствуют изгибающим моментам, отнесенным к еди­

обнаруживалось признаков хрупкости стали у этих поршней. По­ этому было принято решение сблизить условия деформирования испы­ тываемых образцов и донышек поршней и считать, что последние

87

изгибаются под давлением газов как пластины. С этой целью подго­ товлялись образцы толщиной 3 мм, одни в виде широких полос, другие в виде круглых пластин. Широкие полосы изгибались между двумя опорами силой, передаваемой через оправку посередине про­ лета. Это испытание оказалось недостаточно жестким, вследствие не

Рис. 65. Испытание круглых пластин, опертых по контуру.

вполне цилиндрического изгиба полос и их коробления, при котором напряженное состояние мало отличалось от линейного. Круглые образцы опирались по контуру диаметром 50 мм и изгибались силой, приложенной в центре через нажимной стержень. Это испытание

круглых пластин (см. рис. 65) возбуждалось плоское равномерное

4

только большим значением у t , поскольку оно было таким же и при

7

88

Осевом растяжении, при котором сталь обладала пластичностью. Сле­ довательно, на выпуклой плоскорастянутой поверхности пластин, при повышенных значениях у8 и у 8 (равны двум) и в 4 раза боль-

ТТ

шей потенциальной энергии изменения объема, чем при осевом растяжении, сталь хуже сопротивляется хрупкому разрушению. Другими словами, сопротивление отрыву, выраженное через наи­ большее растягивающее напряжение оь видимо, испытывает отри­ цательное влияние повышенного среднетензорного растягивающего напряжения и потенциальной энергии изменения объема.

§ 27

Деформируемость и прочность материала при концентрации напряжений

Местные напряжения возбуждаются вблизи резких изменений плавности геометрической формы, представляющих собой концентраторы напряжений. Местные напряжения оказы­ ваются объемными, и в случае растяжения им соответствуют значе­ ния Yj > 1. Поэтому в области, прилегающей к концентратору,

7

пластическая деформация развивается при более высоких местных напряжениях, чем предел текучести материала гладких стержней. На экспериментальных образцах средством возбуждения местных напряжений служат надрезы, которые целесообразно располагать в растягиваемой области образца, чтобы получить объемное растя­ жение. С заострением надреза главные растягивающие напряжения

7

возможнее, чем для линейноили плосконапряженных гладких образцов. Поэтому испытания образцов с надрезами нашли широкое распространение как средство проверки способности металлических материалов деформироваться пластически в неблагоприятных усло­ виях, при повышенных значениях и у 8.

7 Т

При осевом растяжении круглого образца с кольцевой проточкой (рис. 67, а) в надрезанном сечении возбуждаются продольное напря­ жение 07 (рис. 67, б), окружное напряжение ot и радиальное напря­ жение ог. С удалением от центра к поверхности образца радиальное напряжение уменьшается до нулевого значения, и на поверхности надреза напряженное состояние становится плоским. На этом ри­ сунке приведено распределение напряжений при упругом растяже­ нии. Пластическое состояние прежде всего наступает в наиболее напряженной области у поверхности образца, где по третьей теории

89