ния, а по горизонтальной - относительное удлинение, получим диаграмму изменения напряжений в образце из малоуглеродистой стали при испытаниях на растяжение. На участке OA при возрастании нагрузки (напряжения) удлинение образца возрастает пропорционально напряжению, т. е. при увеличении напряжения, например, в два раза относительное удлинение увеличивается также вдвое. Этот участок диаграммы имеет вид прямой линии.

В точке А напряжение о соответствует пределу пропорциональности. Ниже этого предела деформации полностью исчезают при снятии напряжения. Иногда величину также называют пределом упругости, поскольку ниже этого предела металл дает только упругие деформации.

При дальнейшем повышении нагрузки линейная зависимость между напряжением и деформацией нарушается и металл получает некоторые остаточные деформации, а прямая OA переходит в кривую АВ.

При напряжении металл образца получает способность течь, т. е. длина образца увеличивается при постоянной нагрузке, соответствующей напряжению о. На диаграмме это соответствует горизонтальному участку ВС. Напряжение о, равное

называется пределом текучести. При этом напряжении удлинение образца возрастает, в то время как действующая сила остается постоянной или незначительно изменяет свою величину. Иногда за предел текучести условно принимают то напряжение, при котором относительное остаточное удлинение равно 0,2%.

Дальнейшее возрастание нагрузки за пределом текучести вызывает в образце напряжения и соответствунзщие им относительные удлинения, выражаемые кривой линией, заканчивающейся при напряжении о, при котором происходит разрыв образца. Это напряжение называется пределом прочности и равно:

где Pj - наибольшая нагрузка на образец, кгс;

f o - первоначальная площадь поперечного сечения образца, мм.

Для некоторых металлов разрыв образца происходит не при пределе прочности, а при меньшем напряжении, в точке D. Независимо от этого, предел прочности определяется не по напряжению в момент разрыва, а по величине максимального усилия, приложенного к образцу во время испытания.

Чем пластичнее металл, тем больше на диаграмме будет участок, соответствующий пределу текучести. Для мало- и средне-

углеродистых сталей предел текучести - 25-30 кгс/мм, предел прочноси Oj, =i 42-45 кгс/мм.

2. Сжатие. Возникает, когда металл подвергается действию сжимающих усилий, направленных перпендикулярно сечению элемента, в котором определяются напряжения. Если в случае возникновения растягивающих усилий стержень в работающем поперечном сечении стремится утоньшаться, то при сжатии он, наоборот, в этом сечении утолщается. Величина напряжений сжатия определяется по той же формуле, что и величина напряжений растяжения.

Поскольку напряжения при сжатии действуют в сторону, противоположную напряжениям при растяжении, то сжимающие напряжения иногда отмечаются знаком (-) и считаются отрицательными, а растягивающие - знаком (+) и рассматриваются, как положительные.

3. Изгиб. Типичным примером в данном случае является изгиб балки, свободно лежащей на двух опорах и нагруженной сверху силой Р. Возникающие в сечении /-/ балки напряжения от изгиба представляют собой напряжения растяжения и сжатия, направленные перпендикулярно поперечному сечению балки. Верхняя половина балки испытывает деформацию сжатия и в ней возникают напряжения сжатия, а в нижней - растяжения. Через центр тяжести поперечного сечения балки проходит нейтральная плоскость, волокна которой не подвергаются никакой деформации; в этой плоскости напряжения равны нулю.

4. Срез. Когда два элемента конструкции стремятся под действием приложенных извне сил сдвинуться относительно друг друга, то в плоскости их соприкосновения возникают напряжения среза (сдвига). Эти напряжения расположены в одной плоскости и обозначаются греческой буквой т. Условно их можно принимать равными для всех точек плоскости среза. Величина напряжений среза определяется по формуле

= 7

где т - напряжение, кгс/мм;

Р - срезающая (сдвигающая) сила, кгс; F - площадь среза, мм.

5. Кручение. Если стержень под действием внешних нагрузок стремится скручиваться вокруг продольной оси, то в сечении, перпендикулярном оси, возникают напряжения кручения. В центре поперечного сечения стержня волокна не испытывают деформаций скручивания и поэтому напряжения здесь равны нулю. Наибольшая деформация и наибольшие напряжения скручивания возникают на поверхности стержня. Как и при срезе, напряжения кручения расположены в плоскости скручивания, перпендикулярной продольной оси стержня.

в сварных швах и соединениях при работе конструкции могут возникать все описанные выше виды напряжений. Наиболее часто появляются напряжения растяжения и среза, которые и приходится учитывать в первую очередь при расчете сварных швов на прочность.

§ 2. Расчет швов на прочность

В сварных соединениях некоторые швы являются рабочими, а некоторые - связующими (рис. 51, 52). Рабочими называются такие швы, которые воспринимают всю нагрузку от внешних усилий. При разрушении рабочего шва все сварное соедине-

Рис. 51. Швы рабочие

immrrnrnn.

Рис. 52. Швы связующие

ние должно также разрушиться. Связующими назьшаются швы, которые служат для соединения двух или нескольких элементов конструкции (например, полос), несущих основную нагрузку. Наплавленный металл связующих швов деформируется вместе с основным металлом элементов соединения, связанным данным швом. Если связующий шов разрушится, то соединение может продолжать работать, так как нагрузка продолжает восприниматься работающими элементами из основного металла. На прочность рассчитываются только рабочие швы.

Прочность сварного соединения характеризуется величиной напряжений, возникающих в нем под влиянием действующих усилий. Чтобы соединение было прочным, фактические напряжения в нем при работе должны быть в несколько раз ниже тех, при которых металл шва разрушается. Принимаемые при расчете напряжения называются допускаемыми и обозначаются буквой R.

Величина допускаемых напряжений регламентируется соответствующими нормами, принятыми для тех или иных конструкций, в зависимости от их назначения, применяемого металла, условий работы и пр.