WM - wykład 1.doc

(768 KB) Pobierz

dr inż. Mirosław Szczepanik              Wytrzymałość materiałów              wykład 1

Hipotezy wytężeniowe

·         Ogół zmian w stanie fizycznym ciała prowadzący do powstania trwałych odkształceń i zniszczenia spójności określa się jako wytężenie.

·         Stawia się hipotezę, że można utworzyć funkcję W określającą wytężenie.

·         Jej argumentami są składowe stanu (zwykle składowe stanu naprężenia) ośrodka ciągłego w danym punkcie i parametry charakteryzujące materiał (stałe materiałowe).

 

Wytężenie w ogólnym stanie naprężenia:

 

Wytężenie w jednoosiowym rozciąganiu:

 

Jeśli są one sobie równe:

·         Naprężenie redukowane (zastępcze) - wielkość charakteryzująca dany stan naprężenia pod względem wytężenia.

·         Ocena współczynnika bezpieczeństwa w trójosiowym stanie naprężenia:

Ø      wyznaczenie i porównanie z odpowiednim naprężeniem dopuszczalnym dla jednoosiowego stanu naprężenia (np. rozciągania).

- naprężenie dopuszczalne przy jednoosiowym rozciąganiu.

 

Najpopularniejsze hipotezy wytężeniowe

Dwie grupy hipotez:

  1. Określające warunek początku plastyczności:
    1. stan niebezpieczny, gdy
  2. Określające warunek pęknięcia (dekohezji):
    1. stan niebezpieczny, gdy

 

Ad. 1:

·         hipoteza energii odkształcenia postaciowego (Maxwell, Huber, Mises, Hencky)

·         hipoteza największych naprężeń statycznych (Tresca, de Saint Venant)

 


HIPOTEZA ENERGII ODKSZTAŁCENIA POSTACIOWEGO

 

Miarą wytężenia jest właściwa energia odkształcenia postaciowego.

Energia odkształcenia postaciowego w przypadku ogólnym:

Dla jednoosiowego stanu naprężenia:

Przyrównując prawe strony:

Dla płaskiego stanu naprężenia:

Dla często spotykanych w praktyce technicznej stanów naprężeń (skręcanie + zginanie):

Dla ścinania:

 

HIPOTEZA NAJWIĘKSZYCH NAPRĘŻEŃ STYCZNYCH

 

Miarą wytężenia materiału jest największe naprężenie styczne.

Największe naprężenie styczne w dowolnym stanie naprężenia:

W jednoosiowym rozciąganiu:

Porównując prawe strony:

Hipoteza ta pomija wpływ naprężeń

 

SŁUSZNOŚĆ HIPOTEZ HUBERA I N.N.S.

 

·         Doświadczalnie potwierdzona dla stali węglowych przy obciążeniach:

o       stałych;

o       zmiennych w czasie.

·         Konstrukcyjne stale stopowe, szczególnie poddane obciążeniom zmiennym – dyskusyjne.

·         Nie sprawdzają się, gdy:

o       materiały anizotropowe.

o       siatka krystaliczna inna niż regularna

o       stan naprężenia bliski przestrzennemu równomiernemu rozciąganiu

 


DRUGA GRUPA HIPOTEZ WYTĘŻENIOWYCH

 

Ad.2: (Hipotezy określające warunek pęknięcia)

·         hipoteza największego naprężenia normalnego (Galileusz),

·         hipotez największego wydłużenia (Mariett),

·         hipoteza Burzyńskiego:

Dobra zgodność a doświadczeniami dla materiałów:

·         sprężysto-kruchych (np. beton, żeliwo)

·         sprężysto-plastycznych (np. stal)

 

ZŁOŻONE PRZYPADKI WYTRZYMAŁOŚCIOWE

 

… to takie, gdy jednocześnie wystąpią co najmniej 2 spośród 6 możliwych sił wewnętrznych:

Ocena wytrzymałościowa:

Obliczenie z odpowiedniej hipotezy wytężeniowej i porównanie z naprężeniami dopuszczalnymi

 

ROZCIĄGANIE + SKRĘCANIE

 

1.      Siła podłużna N

2.      Moment skręcający Ms

Największe wytężenie na obwodzie:

 

ZGINANIE + SKRĘCANIE

 

  1. Moment gnący Mg
  2. Moment skręcający Ms

Największe wytężenie w punktach najbardziej odległych od osi obojętnej zginania:

 

STOSUJĄC HIPOTEZY WYTĘŻENIOWE …

 

1.      Hipotezy energii odkształcenia postaciowego (Hubera):

Dla przekroju okrągłego:

2.     
Hipoteza największych naprężeń stycznych:

 

ZGINANIE + ROZCIĄGANIE

 

Rozciąganie mimośrodowe (linia działania sił nie pokrywa się z osią pręta ale ma jej kierunek):

y,z – główne osie bezwładności przekrojów.

 

1.      Moment gnący Mg=Pa

2.      Siła normalna N=P

 

Naprężenia:

·         od zginania:

·         od rozciągania:

Wywołany stan naprężenia jest jednoosiowy (zgodny kierunek wektora naprężeń), więc:

 

Równanie linii obojętnej:

Jest to równanie linii prostej równoległej do osi z i przesuniętej względem niej o:

Rdzeń przekroju: zbiór punktów przyłożenia siły (rozciągającej lub ściskającej) powodujących w przekroju naprężenia normalne wyłącznie jednego znaku.

Ma to szczególne znaczenie dla materiałów o dużej wytrzymałości na ściskanie a małej na rozciąganie.

 

              - 6 -

Zgłoś jeśli naruszono regulamin