Напряженное состояние. 
Сопротивление материалов с использованием вычислительных комплексов

Хрупкое разрушение вызывается нормальными напряжениями, пластическая деформация — касательными. Соотношение нормальных и касательных напряжений при нагружении тела зависит от вида напряженного состояния. Влияние напряженного состояния на характер разрушения материала удобно оценивать с помощью диаграммы Я. Б. Фридмана. Эта диаграмма не позволяет рассчитать момент хрупко-вязкого перехода, но дает возможность качественно оценить возможность такого перехода. Рассмотрим приближенное построение диаграммы и ее использование.

Характеристикой хрупкого разрушения считаем сопротивление отрыву 5_отр, характеристикой пластического разрушения — сопротивление срезу т_ср. Пластические деформации в металле появляются при достижении предела текучести т_г Все эти характеристики не зависят от вида напряженного состояния.

В системе координат о —т отложим на осях значения о= 5_отр, т = т_т и т = т_ср и проведем через них прямые, параллельные осям. Это и есть диаграмма Фридмана для данного материала (рис. 17.9).

Рис. 17.9. Диаграмма механического состояния материала Фридмана.

Введем коэффициент жесткости напряженного состояния а = т_тах/о_тах.

Жестким будем считать напряженное состояние, затрудняющее возникновение пластической деформации и облегчающее хрупкое разрушение отрывом. Чем меньше а, тем жестче напряженное состояние и больше опасность хрупкого разрушения.

На рис. 17.9 каждый луч, проведенный из начала координат, соответствует определенному значению коэффициента а, т. е. определенному виду напряженного состояния: при осевом растяжении, а = 0,5, при кручении, а ~ 0,5 (при коэффициенте Пуассона р = 0,25), при сжатии а~ 2 (при р = 0,25), при растяжении образцов с острым надрезом, а ~ 0,1, при вдавливании, а ~ 20.

Луч 1 на диаграмме пересекает линию сопротивления отрыву. Следовательно, материал разрушается хрупко путем отрыва без предшествующей пластической деформации. Луч 2 пересекает сначала линию текучести, а затем линию сопротивления отрыву. Следовательно, произойдет хрупкое разрушение путем отрыва, но с предшествующей пластической деформацией (квазихрупкое разрушение). Луч 3 пересекает линию сопротивления срезу, поэтому после пластической деформации произойдет разрушение путем среза.

При снижении температуры существенно повышаются т_т и т_ср, a S_orр растет очень медленно. Пунктиром показана диаграмма механического состояния того же материала при снижении температуры. В этом случае для напряженных состояний I и 2 — разрушение хрупкое, для состояния 3 — квазихрупкое.

Условия хрупкого и пластического разрушения.