Гіпотези (теорії) міцності
Встановлено, що в кожній точці навантаженого тіла, в загальному випадку діє три головних напруги.
Досвід показує, що поведінка матеріалів, т. Е. Початок стадії пластичних деформацій і характер руйнування (крихкий, в'язкий), залежать від величини, знака і співвідношення головних напружень.
Тому, щоб судити про міцність матеріалу при складному напруженому стані, потрібно попередньо знати - в який момент при тій чи іншій комбінації головних напружень настає небезпечний стан матеріалу.
При простому напруженому стані відповідь на це питання дають діаграми розтягування або стиснення. Граничними напруженнями вважаються такі, при яких крихкий матеріал руйнується, а пластичний матеріал отримує неприпустимо великі пластичні деформації.
При складному напруженому стані рішення цього завдання значно складніше, т. К. Число різних сполучень з головних напружень необмежено велике, а досвід технічно дуже складний.
Внаслідок цього при складанні умов міцності матеріалу при складному напруженому стані ми можемо мати у своєму розпорядженні тільки допускаються напруженнями, встановленими за результатами випробувань на просте розтягання або стиск.
У зв'язку з цим виникає завдання: знаючи максимально допустимі безпечні напруги при простому розтягуванні, знайти еквівалентну, т. Е. Одно безпечну комбінацію з головних напружень при складному напруженому стані.
Єдиним практичним шляхом вирішення цього завдання є встановлення загальних критеріїв руйнування, які дозволили б оцінити небезпеку переходу матеріалу в граничний стан при складному напруженому стані, використовуючи лише дані дослідів на розтяг.
Критерії руйнування або гіпотези міцності є припущення про переважне вплив на міцність матеріалів того чи іншого чинника, супутнього процесу деформації і руйнування матеріалів.
Найбільш важливими факторами, пов'язаними з виникненням небезпечного стану матеріалу, є: нормальні і дотичні напруження, лінійні деформації і потенційна енергія деформації.
Який з цих факторів є головною причиною руйнування встановити не вдається, т. К. Неможливо спостерігати дію якого-небудь одного фактора ізольовано від інших.
При складному напруженому стані слід говорити не про граничному напруженні, а про граничний напруженому стані. Як граничного стану в небезпечній точці деталі приймається перехід матеріалу в околиці даної точки з пружного стану в пластичне або руйнування деталі, що виражається в утворенні тріщин.
Домовимося розглядати такі випадки напруженого стану, коли все навантаження зростають пропорційно деякому параметру, аж до настання граничного напруженого стану. При цьому головні напруження також зростають пропорційно.
Коефіцієнтом запасу міцності при складному напруженому стані називається число, на яке слід помножити всі компоненти тензора напружень (або s1. S2. S3), щоб дане напружений стан стало граничним.
Равноопаснимі називаються такі напружені стану, для яких коефіцієнти запасу міцності рівні.
Це дає можливість порівнювати всі напружені стану між собою, замінюючи їх равноопасним одноосьовим напруженим станом (розтягуванням).
Еквівалентним напругою називається напруга, яке слід створити в розтягнутому зразку, щоб його напружений стан стало равноопасним заданому напруженого стану (рис. 9.1).
Замінюючи складний напружений стан еквівалентним розтягуванням, отримуємо можливість використовувати при складному напруженому стані умова міцності при простому розтягуванні: