Механические свойства металлов, сталей и сплавов. Пластичность

Пластичность–способность материала к пластической деформации, то есть способность получать остаточное изменение формы и размеров без нарушения сплошности. Это свойство используют при обработке металлов давлением.

Характеристики:

· относительное удлинение:

l_о и l_к – начальная и конечная длина образца;

Δl_ост – абсолютное удлинение образца, определяется измерением образца после разрыва.

· относительное сужение:

F_о – начальная площадь поперечного сечения;

F_к – площадь поперечного сечения в шейке после разрыва.

Относительное сужение более точно характеризует пластичность и служит технологической характеристикой при листовой штамповке.

Пластичные материалы более надежны в работе, так как для них меньше вероятность опасного хрупкого разрушения.

2.3Первичные элементы, из которых образуются несущие и ограждающие металлические конструкции зданий и сооружений,— профильная и листовая стали, вырабатываемые на металлургических заводах. Каталог (перечень) первичных элементов — прокатных профилей с указанием размеров, геометрических характеристик сечений ж массы 1 м—называется сортаментом. Для стальных конструкций в настоящее время применяются два способа получения первичных элементов — профилей сортамента: горячей прокаткой на прокатных станах и холодной прокаткой (гнутьем) тонких стальных листов (гнутые профили). Наиболее распространены горячекатаные профили. В России первый сортамент стальных элементов был разработан в 1900 г. под руководством профессора Н. А. Белелюбского. Пересматривался и совершенствовался сортамент в 1930, 1932. 1939 и 1957 гг. Основное отличие сортамента 1957 г.— переход на тонкостенные и укрупненные профили. Совершенствование сортамента продолжается. В несущих стальных конструкциях минимальные профили уголков для рабочих элементов должны быть не менее 50x5 или 63x40x5. Некоторые примеры использования уголкового проката даны на специальных машинах, являются профилями постоянной толщины, зависящей от принятой толщины листа-заготовки. Равнополочные и неравнополочные уголки изготавливаются с толщиной полок до 6 мм (ГОСТ 19771—74 и различные ТУ). Равнополочные швеллеры, являющиеся наиболее массовым видом холодногнутых профилей (ГОСТ 8278—83 и различные ТУ), имеют высоту до 380 мм, ширину полок до 160 мм и толщину 2,5—8 мм. Выпускаются также равнополочные С-образные профили (ГОСТ 8282—83 и различные ТУ), равнополочные корытные профили (ГОСТ 8283—77 и ТУ), равнополочные зетовые профили, замкнутые прямоугольные профили без замыкающего сварного шва, который выполняется на заводах-потребителях профилей, и замкнутые сварные прочные гофрированные профили, имеющие ребра или волны, а также перфорированные гнутые профили, позволяющие снизить затраты металла в конструкциях в среднем на 18—20 %.

3. В 1826 г. Луи Навье предложил метод расчета конструкций по допускаемым напряжениям, который базировался на следующих основных предпосылках: 1) сечения, плоские до деформации, остаются плоскими и после нее — гипотеза плоских сечений; 2) напряжения в материале пропорциональны его относительным деформациям — закон Гука; 3) наибольшие напряжения от эксплуатационной нагрузки сравниваются с допускаемыми для данною материала — принцип Луи Навье. В 1887 г. метод расчета по допускаемым напряжениям был распространен на железобетонные конструкции, при этом введены дополнительные предпосылки: установлено нормированное отношение между модулями упругости стали и бетона; фактическое поперечное сечение железобетонного элемента приводится к фиктивному, в котором поперечное сечение стали заменяют эквивалентной площадью бетона. С накоплением экспериментальных данных выяснилось, что для железобетонных конструкций действительные напряжения не соответствуют расчетным, железобетон не подчиняется строго гипотезе плоских сечений и закону Гука, а значения не постоянны, так как зависят от многих факторов. Учитывая недостатки расчета по допускаемым напряжениям, русский ученый А. Ф. Лолейт разработал метод расчета по разрушающим усилиям, в котором коэффициент запаса введен не к значению напряжений в материале, а в несущую способность конструкций в целом. В методе расчета по разрушающим усилиям работа конструкции рассматривается непосредственно перед разрушением. Суть метода заключается в том, что усилия, возникающие в конструкции в стадии эксплуатации, не должны превышать частного от деления разрушающего усилия на обобщенный коэффициент запаса. Метод расчета железобетонных конструкций по разрушающим усилиям введен в нашей стране с 1938 г. Описанные методы расчета не учитывают влияния многочисленных факторов на несущую способность конструкций, так как оперируют одним коэффициентом запаса прочности. Особенно это относится к расчету по допускаемым напряжениям. Поэтому советские ученые разработали метод расчета конструкций по предельным состояниям, который завоевал мировое признание. Деревянные, металлические и железобетонные конструкции промышленных и гражданских зданий по методу предельных состояний начали рассчитывать с 1955 г., а железобетонные конструкции гидротехнических сооружений — с 1970 г.