Конструкционные материалы можно разделить на три основные группы: пластичные, хрупкопластичные, хрупкие.
Механические испытания материалов позволяют определить те напряжения, при которых образец из данного материала разрушается или в нем возникают заметные пластические деформации. Эти напряжения называют предельными (или опасными).
Отношение предельного напряжения упред к наибольшему расчетному напряжению у, возникающему в элементе конструкции при эксплуатационной нагрузке, обозначают буквой n и называют коэффициентом запаса прочности (или, как иногда говорят, коэффициент запаса): n упред. (18.1) у Значение n должно быть больше единицы (n > 1), иначе прочность конструкции будет нарушена. Устанавливают значение минимально необходимого коэффициента запаса прочности. Этот коэффициент обозначают [n] и называют требуемым (или нормативным) коэффициентом запаса прочности. Прочность элемента конструкции считают обеспеченной, если его расчетный коэффициент запаса прочности не ниже требуемого, т. е. n n. Это неравенство называют условием прочности.
Используя выражение (18.1), перепишем условие прочности в виде n упред n. (18.2) у Отсюда можно получить и такую форму записи условия прочности: у упред. (18.3) n 160 Правую часть последнего неравенства называют допускаемым напряжением и обозначают у упред. n В случае, если предельные, а следовательно, и допускаемые напряжения при растяжении и сжатии различны, их обозначают соответственно ур и ус .
Пользуясь понятием «допускаемое напряжение», можно сказать, что прочность конструкции обеспечена, если возникающее в ней наибольшее напряжение не превышает допускаемого, т. е. у у. Это неравенство, так же как и неравенства (18.2) и (18.3), называют условием прочности. Будут встречаться три упоминавшиеся уже категории напряжений. 1. Предельные (или опасные) напряжения, при достижении которых появляются признаки непосредственного разрушения или возникают пластические деформации.
Эти напряжения зависят от свойств материалов и вида деформации, например, для серого чугуна предельное напряжение (предел текучести) при сжатии упч. с примерно в четыре раза выше предельного напряжения при растяжении упч. р
2. Допускаемые напряжения — наибольшие напряжения, которые можно допустить в рассчитываемой конструкции из условий ее безопасной, надежной и долговечной работы.
Эти напряжения зависят от свойств материала, вида деформации и требуемого (принятого или заданного) коэффициента запаса прочности. 3. Расчетные напряжения — напряжения, которые возникают в элементе конструкции под действием приложенных к нему нагрузок.
Эти напряжения зависят от нагрузок, действующих на элемент конструкции, и его размеров.
