а„ = - -

(II.7)

При возрастании продольной силы или момента напряжения Ств будут возрастать и достигнут предела текучести От (рис. 11.7,6), после чего остановятся в своем развитии. При дальнейшем возрастании нагруз1и начнется распространение пластичности по верхней части сечения, напряжения Он также достигнут предела текучести и пластичность начнет распространяться по нижней части сечения (рис. П.7, s). Предельному состоянию будет отве-

Рис. II.7. Образование шарнира пластичности при изгибе с продольной силой

чать эпюра напряжений, показанная на рис. И.7, г. Дальнейшее увеличение момента или продольной силы уже невозможно без уменьшения одной из них.

Из рис. II.6 видно, что разность сжатой и растянутой площадей эпюры напряжений определяет предельную продольную силу

Предельный момент определяется двумя равновеликими площадями эпюры напряжений у верхней и нижней частей сечения:

Мпр =N,e = Fi е,

где е - расстояние между центрами тяжести площадей Fi. Очевидно, что несущая способность элемента, подверженного действию момента и продольной силы, при развитии пластичности по сечению выше, чем при достижении текучести только на крайних волокнах, определяемых по формулам (П.6) и (II.7). Наличие некоторой упругой части у нейтральной оси элемента создает запас несущей способности. С учетом этого нормами проектирования разрешается принимать при расчете таких элементов пластический момент сопротивления При этом величины изгибающего ;oмeнтa, продольной силы и расчетного сопротивления стали R должны отвечать соог.кмиеиию

при действии изгибающих моментов в обеих плоскостях.

§ 6. ВЛИЯНИЕ ДРУГИХ ФАКТОРОВ НА РАБОТУ СТАЛИ

Кроме силовых воздействий на работу стали оказывают существенное влияние характер распределения напряжений по металлу, повторность и знакопеременность нагрузки, температура, время и т. д. Некоторые из этих факторов приводят к уменьшению пластичности стали и способствуют склонности перехода ее в хрупкое состояние, очень опасное для конструкции, некоторые снижают прочность, некоторые приводят к преждевременному разрушению. Эти факторы необходимо учитывать при проектировании металлических конструкций.

/. НЕРАВНОМЕРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ. КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИИ

Если в напряженном элементе есть отверстия, выточки, местные сужения, резкий переход от одного сечения к другому, то силовой поток внутри элемента в этих местах будет сгущаться и искривляться, обходя препятствия. Кроме того, напряжения у этих мест будут распределены неравномерно; величина наибольших пиковых напряжений будет значительно больше среднего, равномерно распределенного напряжения.

На рис. II.8, а показаны траектории главных напряжений, иллюстрирующие силовой поток в гладкой растянутой полосе, полосе с круглым отверстием, острой щелью и в полосе с острыми надрезами. Площадь нетто, т. е. фактическая рабочая площадь сечения с вычтенными отверстиями и вырезами по сечению /-/, у всех полос одинакова. Под каждой полосой показаны эпюры нормальных напряжений вдоль и поперек Оу полосы в сечении /-/.

Главное напряжение на искривленной траектории может быть разложено на два взаимно перпендикулярных направления, поэтому криволинейным траекториям всегда соответствует сложное напряженное состояние - плоскостное или объемное. Как уже отмечалось, прп сложно.м напряженном состоянии в случае однозначных напряжений увеличиваются пределы текучести и прочности и сильно сокращается относительное удлинение, мате-i кал работает более хрупко. Чем острее надрез или выточка, тем гЗсгьше пиковые напряжения и искривление силового потока, а

также тенденция перехода стали в хрупкое состояние (рпс. 11.8,6).

Факторы, вызывающие искривление плавного силового потока (отверстия, щели, надрезы, утолщения), называют концентраторами напряжений, у таких мест происходит концентрация на-

50 W 30

Рис. П.8. Концентрация напряжений

а - траектории напряжений в растянутой полосе; б - изменение диаграмм работы стали: / - без концентраторов напряжений {упруго-пластическая работа); 2 -с концентратором; 5-с острь[м концентратором (хрупкая работа)

12 15 20

пряжений. Отнощение максимального напряжения в месте концентрации к условному, равномерно распределенному в данном сечении напряжению называется коэффициентом концентрации. Коэффициент концентрации у круглых отверстий и полукруглых выточек равен 2-3, у острых щелей и надрезов он значительно выше.

Большое количество разрушений металлических конструкций связано с явлением концентрации напряжений и переходом стали