Конструкционная прочность материалов

В результате испытаний получают характеристики:

• силовые (предел пропорциональности, предел упругости, предел текучести, предел прочности, предел выносливости);
• деформационные (относительное удлинение, относительное сужение);
• энергетические (ударная вязкость).

Все они характеризуют общую прочность материала независимо от назначения, конструкции и условий эксплуатации. Высокое качество детали может быть достигнуто только при учете всех особенностей, которые имеют место в процессе работы детали, и которые определяют ее конструкционную прочность.

Конструкционная прочность – комплекс прочностных свойств, которые находятся в наибольшей корреляции со служебными свойствами данного изделия, обеспечивают длительную и надежную работу материала в условиях эксплуатации.

На конструкционную прочность влияют следующие факторы:

• конструкционные особенности детали (форма и размеры);
• механизмы различных видов разрушения детали;
• состояние материала в поверхностном слое детали;
• процессы, происходящие в поверхностном слое детали, приводящие к отказам при работе.

Необходимым условием создания качественных конструкций при экономном использовании материала является учет дополнительных критериев, влияющих на конструкционную прочность. Этими критериями являются надежность и долговечность.

Надежность– свойство изделий, выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого времени или сопротивление материала хрупкому разрушению.

Развитие хрупкого разрушения происходит при низких температурах, при наличии трещин, при повышенных остаточных напряжениях, а также при развитии усталостных процессов и коррозии. Критериями, определяющими надежность, являются температурные пороги хладоломкости, сопротивление распространению трещин, ударная вязкость, характеристики пластичности, живучесть.

Долговечность – способность детали сохранять работоспособность до определенного состояния. Долговечность определяется усталостью металла, процессами износа, коррозии и другими, которые вызывают постепенное разрушение и не влекут аварийных последствий, то есть условиями работы. Критериями, определяющими долговечность, являются усталостная прочность, износостойкость, сопротивление коррозии, контактная прочность. Общими принципами выбора критериев для оценки конструкционной прочности являются:

• аналогия вида напряженного состояния в испытываемых образцах и изделиях;
• аналогия условий испытания образцов и условий эксплуатации (температура, среда, порядок нагружения;
• аналогия характера разрушения и вида излома в образце и изделии.

Лекция 3