Устойчивость сжатых стержней в зависимости от структуры и физико-механических свойств конструкционных материалов

• Автор: Черепенников, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА ПЕРВАЯ. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ПРИБОРОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СЖАТЫХ СТЕРЖНЕЙ.

1.1 Обоснование необходимости разработки методов исследования

устойчивости сжатых стержней.

1.2 Разработка экспериментальной установки и методов исследования

устойчивости сжатых стержней.

1.3 Разработка тензометров для измерения деформаций в упругой об

ласти и упругопластической области при малых пластических деформациях

1.4 Применение методов исследования деформаций на малых базах

измерения. Методика подготовки поверхности образцов

1.5 Оценка точности примененных методов исследования.
1.6 Выводы по первой главе.
ГЛАВА ВТОРАЯ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
2.1 Измерение упругих деформаций, определение упругих свойств в
процессе нагружения
2.2 Построение диаграмм деформаций в опытах на растяжение и сжа
2.3 Определение предела пропорциональности, предела упругости и
предела текучести для металлов, деформирующихся с образованием площадки текучести
2.4 Определение условных пределов пропорциональности, упругости
и текучести для металлов, деформирующихся без образования площадки текучести.
2.5 Выводы по второй главе
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. МИКРОНЕОДНОРОДНОСТЬ ДЕФОРМАЦИИ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТРУКТУРЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ИСПЫТАНИЯ.
3.1 Роль микронеоднородной деформации в формировании механических свойств
3.2 Микрокартина деформации стали в зависимости от структуры
3.3 Механические свойства стали в зависимости от структуры
3.4 Сравнительные исследования микрокартины деформации и меха
нических свойств при различных условиях испытания растяжение, сжатие, испытания на устойчивость
3.5 Выводы по третьей главе.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. УСТОЙЧИВОСТЬ СЖАТЫХ СТЕРЖНЕЙ
ИЗ МАТЕРИАЛОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ.
4.1 Роль исследований устойчивости элементов конструкций в обес
печении их прочности и долговечности. Современные представления о зависимости критического напряжения от гибкости
Устойчивость сжатых стержней из металлов, деформирующихся с
образованием площадки текучести
. Устойчивость сжатых стержней из металлов, деформирующихся
без образования площадки текучести.
4.4 Влияние способа закрепления стержня на значение критической
4.5 Влияние изменения упругих свойств на значение критической силы. Различные концепции.
4.6 Действительный вид зависимости критического напряжения от
гибкости
4.7 Выводы по четвертой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Исследования процессов деформирования и разрушения выполняются при экспериментальных испытаниях образцов и элементов конструкций. Настоящая работа посвящена исследованию устойчивости сжатых стержней в зависимости от физико-механических свойств конструкционных материалов с учетом различных факторов. Исследование причин разрушения различных сооружений показало, что для надежной работы конструкции под нагрузкой недостаточно сделать ее элементы прочными, необходимо еще обеспечить сохранение первоначальной формы равновесия, как самих элементов, так и всей конструкции в целом. Поэтому исследование устойчивости является важной задачей, которая находит отражение в работах многих ученых [, , , , , ,, 4, 8, 9]. В механике достаточно общее определение устойчивости систем дано А. М. Ляпуновым [8]. Согласно этому определению, применительно к реальным инженерным конструкциям, их равновесие будет устойчивым, если незначительные отклонения от расчетной схемы, малые дефекты и несовершенства вызывают столь же малые отклонения в поведении конструкции. Устойчивость конструкции, наряду с прочностью и жесткостью, определяет ее работоспособность и долговечность. Повидимому, одно из первых исследований устойчивости сжатых стержней было выполнено в работах Эйлера [8]. Причем формула Эйлера для определения критической силы или критического напряжения справедлива в случае потери устойчивости в упругой области, т. Решение задачи устойчивости центрально-сжатого стержня за пределами пропорциональности предпринималось Энгессером, Ясинским [3, , 8]. Формулу для определения критической силы получил Карман, при этом модуль упругости Е в формуле Эйлера заменялся на приведенный модуль ЕгрУ зависящий от ? Продолжением этих исследований явились работы Шенли. Экспериментальным путем было установлено, что началу выпучивания соответствовала не приведено-модульная, а касательномодульная нагрузка. При этом модуль упругости Е в формуле Эйлера заменялся на касательный модуль Ек. Устойчивость элементов конструкций в упругой и упруго-пластической областях - один из важных разделов механики [8]. Условно рассматриваются стержни малой гибкости, когда за критическое напряжение принимается предел текучести, стержни средней гибкости, когда критическое напряжение определяется по формуле Ясинского, и стержни большой гибкости, когда справедлива формула Эйлера. В настоящее время вопросам устойчивости уделяется большое внимание. В сборнике «Современные проблемы прочности, пластичности и устойчивости», посвященном -летию со дня рождения профессора В. Г. Зубчанинова и в трудах Всесоюзных, Всероссийских, Международных конференций по проблеме пластичности и устойчивости в механике деформируемого твердого тела, проводимых Тверским государственным техническим университетом, представлены работы ведущих ученых России по различным областям механики: прочности и разрушения, устойчивости. Решение этих задач позволяет всесторонне исследовать механизм деформации стальных образцов в начальной стадии пластической деформации и установить зависимость физико-механических свойств от структуры металла, на основе чего получить новый вид зависимости критического напряжения от гибкости, что необходимо для разработки и совершенствования методов расчета на устойчивость. Основные задачи работы определили и основное содержание диссертации. В первой главе приведены результаты разработки экспериментальной установки для испытания на устойчивость металлических образцов с целью экспериментального определения значения критической силы, которая защищена патентом РФ. Разработаны тензометры для измерения деформаций, позволяющие строить диаграммы деформации и исследовать особенности изменения модуля Юнга в процессе нагружения. Обоснованно применение методики измерения деформаций на малых базах, позволяющей исследовать формирование физико-механических свойств металлов в зависимости от химического состава и термической обработки. В третьей главе на основе обзора литературных источников, систематизированы особенности формирования физико-механических свойств в зависимости от структуры металла.