ВУЗ:
Составители:
от классической теории сопротивления материалов, новая ступень в позна-
нии прочности.
Анализ многочисленных разрушений громадных пароходов и воен-
ных кораблей, проделанный британскими учеными и кораблестроителями
в начале XX в., помог установить, что деформация корпуса происходила от
внезапного удара волны или от неравномерной нагрузки трюма. При этом
разрушающая трещина возникала и начинала развиваться
возле люков и
всяких других отверстий и вырезов в корпусе судна. Конечно, инженеры
принимали во внимание ослабление сечения в местах отверстий и усили-
вали эти места, но этого оказалось мало. Тут скрывалось какое-то неразга-
данное явление, которое исследовал английский ученый, профессор К.
Инглис. Увеличение напряжения в местах отверстий он
назвал концентра-
цией напряжений. Напряжение, как известно было еще со времен Навье,
равняется силе, деленной на площадь сечения. Если в пластинке вырезать
такое, например, отверстие, которое уменьшит площадь ее сечения вдвое,
то при той же силе напряжение возрастет тоже вдвое. Так рассуждали ин-
женеры до Инглиса и соответственно этому усиливали места
вокруг отвер-
стий, например, судовых люков. Но Инглис в своей статье (1913 г.) дока-
зал, что в этом случае с пластинкой напряжение у края отверстия возрас-
тает не вдвое, как следовало ожидать, а во много раз больше. Отношение
максимального напряжения у края отверстия к среднему для всего сечения
пластинки получило название
коэффициента концентрации напряжений.
Величина его зависит от формы отверстия и свойств материала. Чем резче,
острее переходы в сечении, чем сложнее форма отверстия, чем более хру-
пок материал, тем коэффициент концентрации больше. Инглис математи-
чески решил задачу о концентрации напряжений для эллиптических отвер-
стий, квадратных люков в палубе, а также для отверстий
в виде полуэлл-
липса. Значение выводов Инглиса состояло в том, что они обобщались на
отверстия любой вытянутой формы, вплоть до щели или трещины. В ко-
нечную формулу оценки напряжения в кончике трещины входили только
две геометрические величины: длина трещины и радиус ее кончика. Это
позволило использовать выводы Инглиса как для
сомкнутой трещины, так
и для царапины. Итак, Инглисом был сделан первый шаг на пути создания
теории трещин.
Очень важно отметить, что каковы бы ни были размеры надрезов -
концентраторов, сама концентрация напряжений всегда играет огромную
роль. Как показал Инглис, всякое отверстие, либо острый надрез в ма-
териале создает в нем местное повышение
напряжений. Этот местный
всплеск напряжения, величину которого можно рассчитывать, зависит
только от формы отверстия и никак не связан с его размерами. Все инже-
неры знают о существовании концентрации напряжений, но далеко не все
воспринимают, почему крохотное отверстие ослабляет материал в той же
степени, что и большая дыра, настолько это противоречит
привычным
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- …
- следующая ›
- последняя »
