Каждый материал обладает набором свойств, которые определяют его дальнейшие характеристики. Одним из таких качеств является сопротивляемость механическим нагрузкам, которая называется предельным напряжением. Под этим понятием понимают не только разрушение материала в точке излома, но также появление остаточной деформации. Иными словами, это противодействие внешним силам, которые приводят к ослаблению прочности. Статья рассказывает о том, что собой представляет такое напряжение, как рассчитывается и как определяется.
Что это за показатель?
Вам будет интересно:Что такое нудизм: интересные факты, история, вопросы практики
Предельное напряжение материала - это максимальная сила разрывного натяжения, которую необходимо приложить на площадь его поперечного сечения, которому он сможет сопротивляться до полного своего разрушения или излома. Простая формула расчета выглядит так: напряжение равно силе, деленной на площадь. Из нее видно, что, чем больше площадь, тем меньшую силу нужно приложить. Это же справедливо и наоборот. Чем меньше поперечное сечение заготовки, тем больше усилия потребуется, чтобы сломать ее.
Однако показатели жесткости у разных материалов не одинаковые. Одни обладают хрупкостью, другие - эластичностью. Предельно допустимое напряжение для каждого определяется с помощью механических испытаний. Результат считается достигнутым, когда на поверхности образца появляются внешние признаки нарушения целостности. Они могут выражаться в виде разрушения или излома. Для последнего применяется термин «предел текучести». Первое говорит о хрупкости, второе - о пластичности.
Оба понятия связаны с предельным напряжением, при котором нарушается прочность материала. Рассмотрим более подробно, как разграничены эти два понятия.
Напряжение и текучесть
Жесткость материалов можно разделить на такие два понятия, как хрупкость и пластичность:
Напряжение, которое возникает в поперечном сечении образца, называют расчетным. Далее мы рассмотрим его подробнее.
Формулы для расчета напряжения
Расчет предельных напряжений выполняется по следующее формуле:
- s = s(пред.) / n.
Где:
- s - нормальное напряжение, направленное перпендикулярно поверхности изделия;
- s(пред.) - предельное напряжение, которое приводит к полному разрушению образца или к его деформации, и для пластичных (мягких) материалов значение подразумевает предел текучести, а для хрупких элементов - предел прочности;
- n - нормированный коэффициент запаса прочности, который необходим для компенсации временных перегрузок на рабочие конструкции, выполненные из этого материала.
Для расчета касательных нагрузок используют формулу:
- t = s / 1 + v.
В ней:
- t - касательное напряжение;
- v - коэффициент Пуассона, который применяется к конкретному материалу конструкции.
Заключение
Показатель напряжения является важным параметром для расчета прочности рабочей конструкции. Он используется при проектировании несущих элементов. Помогает определить степень выполнения деталью своей функции и ее срок службы.
