Что называется прочностью материала

Прочность

Полезное

Смотреть что такое «Прочность» в других словарях:

Прочность — – свойство твердых тел сопротивляться разрушению под действием внешних сил. [Блюм Э. Э. Словарь основных металловедческих терминов. Екатеринбург 2002] Прочность – механическое свойство материала, указывающее на его способность… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Прочность — горных пород (a. rock strength, tenacity; н. Gesteinsfestigkeit; ф. resistance des roches, durete des roches; и. dureza de rocas, fuerza de rocas) свойство горн. пород в определённых условиях, не разрушаясь, воспринимать воздействия… … Геологическая энциклопедия

Прочность — … Википедия

прочность — долговечность, живучесть, жизнестойкость, крепость, устойчивость, надёжность, основательность, фундаментальность, солидность, стойкость; крепкость, ненарушимость, носкость, обеспеченность, капитальность, убедительность, неопровержимость,… … Словарь синонимов

ПРОЧНОСТЬ — способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы (пластической деформации) при действии внешних нагрузок, в узком смысле только сопротивление разрушению. Прочность твердых тел обусловлена в конечном счете… … Большой Энциклопедический словарь

ПРОЧНОСТЬ — ПРОЧНОСТЬ, прочности, мн. нет, жен. отвлеч. сущ. к прочный. Прочность обуви. || Способность долго сохраняться, противостоять разрушению, порче. Обувь, обладающая прочностью. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

ПРОЧНОСТЬ — твёрдых тел, в широком смысле свойство тв. тел сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимому изменению формы (пластич. деформации) под действием внеш. нагрузок. В узком смысле сопротивление разрушению. В зависимости от… … Физическая энциклопедия

прочность — ПРОЧНОСТЬ, долговечность, крепость, надежность, основательность, солидность, фундаментальность ПРОЧНЫЙ, долговечный, капитальный, крепкий, надежный, основательный, солидный, фундаментальный … Словарь-тезаурус синонимов русской речи

ПРОЧНОСТЬ — ПРОЧНОСТЬ, способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы при действии внешних нагрузок. Обусловлена силами межатомного и межионного взаимодействий и зависит не только от самого материала, но и от вида… … Современная энциклопедия

прочность — ПРОЧНЫЙ, ая, ое; чен, чна, чно, чнШы и чны. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

прочность — Способность конструкций и материалов длительное время сопротивляться внешним воздействиям без разрушения или значительных деформаций [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительные изделия… … Справочник технического переводчика

Источник

iSopromat.ru

Прочностью называют способность конструкций и составляющих их элементов сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок.

Под разрушением также понимаются необратимые пластические деформации.

Прочность — базовое понятие в сопротивлении материалов и технической механике.

Прочность материалов характеризуется такими параметрами как предел текучести (для пластичных) или предел прочности (для хрупких материалов).

Для элементов конструкций прочность обуславливается величиной допускаемых напряжений.

Короткое видео о том что такое прочность в сопромате:

Критерием оценки прочности элементов является условие, при котором напряжения, возникающие под действием внешних нагрузок не должны превышать допустимых значений.

Например, при растяжении:
Если нормальные напряжения σ не превышают допустимых [σ] — стержень прочный.

Когда напряжения в сечении больше допустимых – стержень непрочен.

Конструкция в целом считается прочной только тогда, когда прочны все составляющие ее элементы. Отсюда следует, что если хотя бы один элемент конструкции не является прочным, то вся конструкция тоже считается непрочной.

Прочность элементов в свою очередь зависит от материала, величины прикладываемой нагрузки и поперечных размеров, а в некоторых случаях формы и расположения сечения.

Поэтому недопустимо судить о прочности конструкции при отсутствии схемы ее нагружения.

Если нагрузки неизвестны, можно, лишь сравнивать прочность различных материалов либо элементов.

Например, при абсолютно одинаковых размерах стальной брус прочнее деревянного.

Виды расчетов на прочность

В механике основными видами расчетов на прочность являются:

Прочностные расчеты выполняются в несколько этапов:

Уважаемые студенты!
На нашем сайте можно получить помощь по техническим и другим предметам:
✔ Решение задач и контрольных
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах

Источник

Прочность

Про́чность (в физике и материаловедении) — свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих под воздействием внешних сил.

Свойство конструкции выполнять назначение, не разрушаясь в течение заданного времени.

Содержание

Классификация

Прочность подразделяют на статическую, под действием постоянных нагрузок, динамическую и усталостную (выносливость), имеющую место при действии циклических переменных нагрузок.

Для конструкций различают общую прочность — способность всей конструкции выдерживать нагрузки без разрушения, и местную — та же способность отдельных узлов, деталей, соединений.

Количественное рассмотрение

В настоящее время при расчёте на прочность используют как расчёт по допускаемым напряжениям, так и расчёт по допускаемому числу циклов нагружения. Основные неравенства расчёта по допускаемым напряжениям:

Прикладное применение

Обеспечение прочности машин и аппаратов осуществляется следующим образом. На стадии их проектирования производится расчётная или экспериментальная оценка возможности развития в несущих элементах проектируемых конструкций процессов разрушений различных типов: усталостного, хрупкого, квазистатического, разрушения вследствие ползучести материала, коррозии, износа в процессе эксплуатации и т. п. При этом должны быть рассмотрены все возможные в условиях эксплуатации конструкции известные на данный момент механизмы разрушения материала, из которого выполнены её несущие элементы. Для вновь создаваемого класса машин или аппаратов указанные механизмы разрушения выявляются на стадии научно-исследовательского цикла проектирования. С каждым из таких механизмов разрушения связывается определённый критерий прочности — та или иная характеристика физического состояния материала элементов машин и аппаратов, определяемая расчётным или экспериментальным путём. Для каждого из критериев прочности материала конструкции экспериментально устанавливаются его предельные значения. По предельным значениям далее определяются допускаемые значения этих критериев. Последние определяются, как правило, путём деления предельных значений критерия прочности на соответствующий коэффициент запаса прочности. Значения коэффициентов запаса прочности назначаются на основе опыта эксплуатации с учётом степени ответственности проектируемой конструкции, расчётного срока её эксплуатации и возможных последствий её разрушения.

Значения коэффициентов запаса прочности для различных механизмов разрушения различны. При расчёте по допускаемым напряжениям они изменяются, как правило, в диапазоне значений от 1,05 (при обеспечении прочности элементов летательных аппаратов, имеющих краткий жизненный цикл и не предназначенных для транспортировки людей) до 6 (при обеспечении прочности тросов, используемых в конструкциях пассажирских лифтов). При расчёте по допускаемому числу циклов нагружения могут использоваться существенно большие значения этих коэффициентов. Расчёт наиболее ответственных и энергонасыщенных конструкций машин и аппаратов регламентируется отраслевыми нормами и стандартами. По мере накопления опыта эксплуатации, развития методов исследования физического состояния конструкций и совершенствования методов обеспечения прочности эти нормы и стандарты периодически пересматриваются.

Разрушения

Хрупкое и вязкое разрушение имеют разные виды разрушенной поверхности. Характер дефектов дает понятие, какого рода разрушение имеет место. При хрупком разрушении поверхность надломлена. При вязком разрушении поверхность натянута (вяжет разрушение).

Вязкость разрушения — это относительное повышение растягивающих напряжений в устье трещины при переходе её от стабильной к нестабильной стадии роста. [1]

Вязкость разрушения тесно связана с показателями прочности материала. Увеличение прочности сопровождается снижением пластичности и вязкости разрушения. Это объясняется тем, что у высокопрочных материалов мала энергия, поглощаемая при разрушении уровень которой определяется величиной пластической деформации у вершины трещины. Для высокопрочных материалов эффект увеличения прочности существенно перекрывается снижением пластичности, в результате чего вязкость разрушения уменьшается. Материалы средней и низкой прочности при комнатной температуре обычно имеют более высокие значения, чем высокопрочные. С понижением температуры прочность растет и при определённых условиях поведение материала средней и низкой прочности становится таким же, как у высокопрочного материала при комнатной температуре. При низких температурах испытание вязкости разрушения можно проводить на образцах меньших размеров.

Источник

Определение прочностных характеристик

ПРО́ЧНОСТЬ твёр­до­го те­ла, свой­ст­во со­хра­нять на про­тя­же­нии оп­ре­де­лён­но­го вре­ме­ни сплош­ность, це­ло­ст­ность, кон­фи­гу­ра­цию, раз­ме­ры, спо­соб­ность к уп­ру­гой де­фор­ма­ции под дей­ст­ви­ем внеш­них на­гру­зок разл. при­ро­ды (ме­ха­нич., тер­мич., элек­трич., маг­нит­ных и др.). В уз­ком смыс­ле П. – ме­ха­нич. свой­ст­во ре­аль­ных твёр­дых тел со­про­тив­лять­ся раз­ру­ше­нию. По­ня­тие П. иг­ра­ет су­ще­ст­вен­ную роль в фун­да­мен­таль­ных (фи­зи­ка твёр­до­го те­ла, ме­ха­ни­ка сплош­ных сред и де­фор­ми­руе­мо­го твёр­до­го те­ла) и при­клад­ных (со­про­тив­ле­ние ма­те­риа­лов, ме­ха­ни­ка грун­тов, ма­те­риа­ло­ве­де­ние и др.) нау­ках.

По ха­рак­те­ру вре­менно́го из­ме­не­ния, соз­да­вае­мо­го внеш­ни­ми на­груз­ка­ми, раз­ли­ча­ют на­груз­ки: ста­цио­нар­ные, ква­зиста­цио­нар­ные, ма­ло­цик­ло­вые (дей­ст­вую­щие пе­рио­ди­че­ски с чис­лом цик­лов 105), ди­на­ми­че­ские и удар­ные. Со­от­вет­ст­вую­щие на­зва­ния но­сят и разл. ти­пы П.: ста­тич., ди­на­мич., удар­ная (ско­рость де­фор­ма­ции 10–4–10–7 с), мало- и мно­го­цик­ло­вая ус­та­лость и т. п. В ха­рак­те­ри­сти­ку П. до­бав­ля­ют так­же тип внеш­ней на­груз­ки (напр., тер­мо­проч­ность).

Методы определения прочности

Отбор кернов для испытаний на прессе

Первый способ носит название разрушающего метода и состоит в выявлении предельных несущих способностей с испытание контрольных образцов до их полного разрушения.

Эти образцы должны быть изготовлены из того же материала и по той же технологии производства, что и испытуемые строительные конструкции (для вновь возводимых объектов), либо могут быть отобраны непосредственно из готовых строительных конструкций (для существующих объектов).

Определение прочности методом ударного импульса

Разрушающий метод является наиболее точным и результаты, полученные в процессе его выполнения, максимально приближены к реальным физическим характеристикам материалов. К сожалению, далеко не всегда его возможно применить на практике, поэтому наибольшее распространение в обследовании получил другой метод.

Второй способ связан с производством испытаний неразрушающими методами и позволяет сохранить эксплуатационную пригодность рассматриваемого объекта без нарушения его несущей способности, что наиболее приемлемо при обследовании зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации.

Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам

Конструкционными называются материалы, предназначенные для изготовления деталей машин, инженерных конструкций, подвергающиеся механическим нагрузкам. Детали машин характеризуются большим разнообразием форм и размеров, а также различными условиями эксплуатации. Они работают при статических, циклических и ударных нагрузках, при низких и высоких температурах, в контакте с различными средами. Эти факторы определяют требования к конструкционным материалам, основные из которых — эксплуатационные, технологические и экономические.
Эксплуатационные требования имеют первостепенное значение. Для того чтобы обеспечить работоспособность конкретных машин и приборов, материал должен иметь высокую конструкционную прочность.

Конструкционной прочностью называется комплекс механических свойств, обеспечивающий надежную и длительную работу материала в заданных условиях эксплуатации.

Условия эксплуатации определяются рабочей средой (жидкая, газообразная, ионизированная, радиационная и др.), которая может оказывать отрицательное влияние на механические свойства материала. В результате химического и теплового воздействия она может вызывать повреждения поверхности вследствие коррозионного растрескивания, окисления, образования окалины и др. Для того чтобы избежать отрицательного воздействия рабочей среды, материал должен обладать не только механическими, но требуемыми физико-химическими свойствами — стойкостью к коррозии, жаростойкостью, хладостойкостью и др.

Температурный диапазон работы современных материалов очень широк, поэтому для обеспечения работоспособности при высокой температуре от материала требуется жаропрочность, а при низкой температуре — хладостойкость.

Технологические требования направлены на обеспечение наименьшей трудоемкости и простоты изготовления деталей и конструкций. Они оцениваются технологичностью материала, определяемой хорошей обрабатываемостью резанием, давлением, свариваемостью, способностью к литью, а также требуемой прокаливаемостью и отсутствием деформации и коробления при термической обработке. Технологичность материала определяет, в конечном итоге, производительность и качество изготовления деталей.

Экономические требования — материал должен иметь невысокую стоимость и быть доступным. Так, например, стали и сплавы должны содержать минимальное количество дорогостоящих легирующих элементов. При этом их использование обязательно должно быть обосновано соответствующим повышением эксплуатационных свойств деталей.

Виды неразрушающего контроля

Неразрушающий контроль построен на косвенном определении свойств и характеристик материалов и может быть классифицирован по следующим видам:

Определение прочности методом скалывания ребра

Конструкционная прочность и критерии ее оценки

Конструкционная прочность — это комплексная характеристика материала, объединяющая критерии прочности, жесткости, надежности и долговечности.

Критерии прочности материала зависят от условий его работы. При статических нагрузках критериями прочности являются временное сопротивление σв и предел текучести σ0,2 (σт), характеризующие сопротивление материала пластической деформации.

Если материал в процессе эксплуатации испытывает длительные циклические нагрузки, то критерием его прочности является предел выносливости σR(при симметричном круговом изгибе σ-1).

По значениям выбранных критериев прочности рассчитывают допустимые рабочие напряжения. При этом, чем больше прочность материала, тем выше допустимые рабочие напряжения и меньше размеры и масса детали.

Критерий жесткости характеризует способность материала сопротивляться деформациям. Он, а не критерий прочности определяет размеры станин станков, корпусов редукторов и других деталей, от которых в процессе эксплуатации требуется сохранение точных размеров и формы.

Для ограничения упругой деформации материал этих деталей должен обладать высоким модулем упругости, являющимся его критерием жесткости.

Для пружин, мембран и других чувствительных упругих элементов машин и приборов, наоборот, важно обеспечить наибольшие упругие деформации. Для таких материалов критерий жесткости характеризуется высоким пределом упругости и низким модулем упругости.

Надежность — свойство материала противостоять хрупкому разрушению. Хрупкое разрушение вызывает внезапный отказ деталей в условиях эксплуатации. Оно считается наиболее опасным, т. к. происходит при напряжениях ниже расчетных и протекает с большой скоростью.

Для предупреждения хрупкого разрушения конструкционные материалы должны обладать достаточной пластичностью (δ, ψ) и ударной вязкостью (KCU). Однако эти критерии надежности определяются на небольших лабораторных образцах (без учета условий эксплуатации конкретной детали) и являются достаточными лишь для мягких малопрочных материалов. Для менее пластичных материалов с повышенной склонностью к хрупкому разрушению необходимо учитывать дополнительные факторы, влияющие на пластичность и вязкость и увеличивающие вероятность хрупкого разрушения. Это наличие концентраторов напряжений (надрезов), низкие температуры, динамические нагрузки и большие размеры деталей (масштабный фактор).

В этом случае (для избежания внезапных поломок в процессе эксплуатации) необходимо учитывать трещиностойкость материала.

Трещиностойкость — группа параметров надежности, характеризующая способность материала тормозить развитие трещины.

Количественная оценка трещиностойкости основывается на линейной механике разрушения. В соответствии с ней очагами разрушения высокопрочных материалов служат небольшие трещины, которые возникают из трещиноподобных дефектов, имеющихся в исходном материале (неметаллические включения, скопления дислокаций и т.п.), в процессе изготовления детали при сварке или термической обработке, а также эксплуатации машины или изделия.

Рисунок 1. Концентрация напряжений вблизи эллиптической трещины

Трещины являются острыми концентраторами напряжений, местные (локальные) напряжения в вершине которых могут во много раз превышать средние расчетные напряжения (рисунок 1.1).

Для трещины длиной l и радиусом r (рисунок 1) напряжение в вершине

Концентрация напряжений тем больше, чем длиннее трещина и острее ее вершина. Для пластичных материалов опасность таких напряжений невелика. В результате

перемещения дислокаций и увеличения их плотности у вершины трещины протекает местная пластическая деформация, приводящая к ее затуплению. Затупление (уменьшение радиуса r) приводит к релаксации (снижению) локальных напряжений и их выравниванию. Дефект перестает играть роль острого концентратора напряжений.

Хрупкие материалы, наоборот, чрезвычайно чувствительны к надрезам. В силу того, что дислокации заблокированы и пластическая деформация невозможна, при увеличении средних напряжений локальные напряжения повышаются настолько, что вызывают разрыв межатомных связей и развитие трещины. Рост трещины не тормозится, как в пластичных материалах, а ускоряется. После достижения некоторой критической длины наступает самопроизвольный лавинообразный рост трещины, вызывающий хрупкое разрушение.

Для высокопрочных материалов, которые обладают определенной пластичностью, реальную опасность представляют трещины не любых размеров, а только критической длины lкр. Подрастание трещины до lкр тормозится местной пластической деформацией. Однако, при определенном сочетании рабочего напряжения и длины дефекта равновесное положение трещины нарушается, происходят самопроизвольное ее развитие и разрушение материала.

Рисунок 2. Зависимость напряжения от расстояния до вершины трещины

Оценка надежности высокопрочных материалов по размеру допустимого дефекта (меньше критического) проводится по критериям Ж. Ирвина. Им предложено два критерия трещиностойкости, из которых наибольшее применение имеет критерий К — коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины. Он определяет растягивающие напряжения σув любой точке (рисунок 2) впереди вершины трещины:

Знаменатель дроби обращается в единицу при х ≈ 0,16, поэтому К численно равен σуна расстоянии  0,16 мм от вершины трещины. Критерий К для наиболее жесткого нагружения (плоская деформация растяжением) обозначают К1, а при достижении критического значения, когда стабильная трещина переходит в нестабильную, —

где α — безразмерный коэффициент, характеризующий геометрию трещины.

Критерий Кlс, имеющий размерность МПа · м1/2, показывает, какого значения (интенсивности) достигает напряжение вблизи вершины трещины в момент разрушения и связывает приложенное среднее напряжение с критической длиной трещины.

Значение Кlсопределяют экспериментально на образцах с надрезом и с заранее созданной на дне этого надреза усталостной трещиной.

Значение Кlсзависит от степени пластической деформации у вершины трещины (ее затуплении) и характеризует сопротивление развитию вязкой трещины. По этой причине критерий Кlсназывают вязкостью разрушения. Чем больше значение Кlс, тем выше сопротивление материала вязкому разрушению и его надежность. Кроме качественной характеристики надежности, Кlсдополняет параметры σ0,2 и Е при расчетах на прочность деталей из высокопрочных материалов (сталей с σв ≥ 1 200 МПа, титановых сплавов с σв ≥ 800 МПа и алюминиевых сплавов с σв ≥ 450 МПа). Этот критерий позволяет определить безопасный размер трещины при известном рабочем напряжении или, наоборот, безопасное напряжение при известном размере дефекта.

Для оценки надежности материала также используют следующие параметры: ударную вязкость КСV и KCT, температурный порог хладноломкости t50, являющиеся качественными параметрами, непригодными для расчета на прочность.

Параметром КСV оценивают пригодность материала для сосудов давления, трубопроводов и других конструкций повышенной надежности.

Параметр КСТ, определяемый на образцах с трещиной усталости у основания надреза, более показателен. Он характеризует работу развития трещины при ударном изгибе и оценивает способность материала тормозить начавшееся разрушение. Чем больше параметр КСТ, определенный при рабочей температуре, тем выше надежность материала в условиях эксплуатации. Так же как и К1с, КСТ учитывают при выборе материала для конструкций особо ответственного назначения.

Порог хладноломкости характеризует влияние снижения температуры на склонность материала к хрупкому разрушению. Его определяют по результатам ударных испытаний образцов с надрезом при понижающейся температуре. Сочетание при таких испытаниях ударного нагружения, надреза и низких температур — основных факторов, способствующих охрупчиванию, важно для оценки поведения материала при экстремальных условиях эксплуатации.

О пригодности материала для работы при заданной температуре судят по температурному запасу вязкости, равному разности температуры эксплуатации и t50. При этом, чем ниже температура перехода в хрупкое состояние по отношению к рабочей температуре, тем больше температурный запас вязкости и выше гарантия от хрупкого разрушения.

Долговечность — свойство материала сопротивляться развитию постепенного разрушения (постепенного отказа), обеспечивая работоспособность деталей в течение заданного времени (ресурса). Причины потери работоспособности разнообразны: развитие процессов усталости, изнашивания, ползучести, коррозии и др.

Эти процессы вызывают постепенное накопление необратимых повреждений в материале и его разрушение. Обеспечение долговечности материала означает уменьшение до требуемых значений скорости его разрушения.

Для большинства деталей машин (более 80 %) долговечность определяется сопротивлением материала усталостным разрушениям (циклической долговечностью) или сопротивлением изнашиванию (износостойкостью).

Циклическая долговечность характеризует работоспособность материала в условиях многократно повторяющихся циклов напряжений. Она тем выше, чем ниже скорость зарождения и скорость развития трещины усталости.

Износостойкость характеризует сопротивление материала разрушению поверхности путем отделения его частиц под воздействием силы трения. Износостойкость оценивают величиной, обратной скорости изнашивания.

Таким образом, работоспособность материала детали в условиях эксплуатации характеризуют следующие критерии конструкционной прочности:

критерии прочности σв, σ0,2 и σ-1, которые при заданном запасе прочности определяют допустимые рабочие напряжения, массу и размеры деталей;

Заказать определение прочности бетона

Нашей организацией производится определение прочности бетона любых строительных конструкций как неразрушающими, так и разрушающими методами.

Для определения стоимости и получения подробной консультации по всем возникшим вопросам Вы можете позвонить по телефону +7 (495) 923-91-29 либо оставить заявку с помощью формы ниже, и мы сами Вам перезвоним.

Мы гарантируем выставление коммерческого предложения в течение суток.

Источник