Проектирование металлических конструкций. Серия 7. Выпуск 1. 1975

УДК 624.О14.001-2
Сборник подготовлен Всесоюзным объединением Союзметаллостройниипроект Госстроя СССР
Рефераты, помещенные в настоящем сборнике, написаны на основании работ, выполненных в ДНИИпроектстзльконструкции. Сборник может быть полезен для специалистов в области расчета, проектирования и экспериментальных исследований листовых металлических конструкций.
УДК 539.43:669.14.018
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВЯЗКОСТИ РАЗРУШЕНИЯ И КРИТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУР ХРУПКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ СТАЛЕЙ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ
О.Н. В и н к л е р, Е.М. Б а с к о
Вследствие чувствительности строительных сталей к скорости деформирования сопротивление элементов металлических конструкций распространению хрупкой трещины зависит от свойств основного металла. В связи с этим важное значение приобретает определение характеристик сопротивляемости хрупкому разрушению строительных сталей в состоянии поставки при динамическом нагружении.
Для оценки характеристик вязкости разрушения К, при динамическом нагружении могут быть использованы стандартные испытания образцов с предельно острым надрезом на ударный изгиб можно определить по разрушающим усилиям, непосредственно измеренный при испытании с записью диаграммы "усилие-время" или же из следующей зависимости между удельной энергией разрушения а , и характеристиками вязкости разрушения.
На рис.1 приведены результаты испытания образцов на ударный изгиб, характеризующие влияние остроты надреза на величину удельной энергии разрушения а . Для малоуглеродистой стали мерки Ст.Зсп (см.рис.1,а) результаты испытания образцов с острым надрезом и с усталостной трещиной практически лежат на одной кривой, что свидетельствует о возможности использования стандартных образцов с острым надрезом для оценки характеристик вязкости разрушения ft , малоуглеродистых строительных сталей типа Ст.З. Для низколегированных отелей (см.рис.1,6) стандартные образцы непригодны для определения характеристик сопротивления развитию трещин. Соответствующие характеристики для этих сталей могут быть получены при испытании образцов с более острым надрезом или с усталостной трещиной.
Из выражения (I) следует, что при хрупких разрушениях в условиях плоской деформации удельная энергия разрушения а., не зависит от размеров сечения образца. В связи с этим были проведены испытания крупноразмерных образцов о усталостными трещинами на ударный изгиб. Толщина образцов из стали марки От3сп составляла 25 мм, из стали марки 10ХСНД - 20 и 40 мм. Результаты испытания крупноразмерных образцов и образцов типа Шарпи с усталостной трещиной приведены на рис.2. Как видно из этих данных, удельная энергия разрушения при низких температурах не зависит от толщины сечения образцов, что согласуется с выводом, вытекающим из выражения (I). С повышением температуры наблюдается переход от хрупких разрушений в условиях плоской деформации к вязким разрушениям при плоском напряженном состоянии. Разрушения в условиях плоского напряженного состояния протекают с образованием значительные пластических деформаций. Работа разрушения и удельная энергия а сказываются существенно зависящими от размеров сечения образцов.
Для обеспечения надежности металлических конструкций, с одной стороны, и для оценки достоверности характеристик вязкости разрушения, определяемых при испытании образцов данной толщины, с другой, важно знать критическую температуру хрупкости t , при которой происходит переход от плоского деформированного состояния к плоскому напряженному. Обоснованная оценка t возможна на основе анализа условий разрушения о позиций линейной механики разрушения.
Возрастание удельной энергии разрушения с повышением температуры, при сохранении в середине сечения условий плоского деформированного состояния, обуславливается увеличением зоны пластических деформаций перед фронтом трещины. Зона пластических деформаций возрастает пропорционально отношению. Переход из плоского деформированного состояния к плоскому напряженному наступает, когда это отношение достигает предельного для данной толщины значения. Поскольку для данной толщины переход от плоской деформации к плоскому напряженному состоянию связан с повышением температуры, критерий использован для оценки критической температуры хрупкости. Критическая температура хрупкости, соответствующая предельному значению отношения показывает, что при температурах выше t для данной толщины сечения разрушения будут протекать по типу плоского напряженного состояния с существенными пластическими деформациями; при температурах ниже i - в условиях плоской деформации.
...