Теоритическая, техническая и конструкционная прочность.Пути повышения констр. Прочночсти.

Теоретическая (идеальная) прочность

Это прочность идеальных монокристаллов, вычисленная через силы межатомного взаимодействия.

Физика твердого тела и квантовая механика позволяют количественно оценить теоретическую прочность любого материала, если известно его строение и химический состав, однако экспериментальное определение теоретической прочности весьма сложно.

Прочность при растяжении идеального кристаллического тела –напряжение, необходимое для разрушения тела по определенной кристаллографической плоскости.

Условно это напряжение можно подсчитать путем деления силы, необходимой для разрушения, на единичную площадь пространства между атомами.

Силу, необходимую для разрушения, принимают равной силе связи изолированной пары атомов.

Теоретическое разрушающее напряжение, в случае идеального кристаллического тела, для большинства материалов оказывается равным:

при растяжении (сжатии)

при сдвиге (срезе)

Тогда для стали Ст.3:

Техническая (реальная) прочность

Это прочность, достигаемая в реальных материалах.

Реальная прочность оценивается напряжением, характеризующим прочность самого материала.

Определяется экспериментально, например, испытанием образцов на растяжение.

Реальная прочность кристаллических и стекловидных тел меньше теоретической прочности примерно на два порядка.

Для пластичных материалов она характеризуется их пределом прочности (например, для стали Ст.3 – при растяжении s_В=400 МПа, при срезе t_В=250 МПа).

Акад. А.Ф. Иоффе (в 1920 г. на примере эксперимента с кристаллом каменной соли):

экспериментально измеренная прочность кристаллов составляет несколько десятков единиц МПа. После снятия некоторого поверхностного слоя (путем опускания в горячую воду) прочность кристалла достигла значения около 2000 МПа (что только в 2 раза меньше теоретической прочности кристалла).

Вывод – вместе с поверхностным слоем были удалены трещины и другие дефекты.

Таким образом, чем более совершенна структура кристалла, тем ближе значение прочности материала к теоретической:

Конструкционная прочность

Прочность элементов конструкции или конструкции в целом – прочность их в заданных условиях эксплуатации (нагружения).

Прочность конструкции в целом определяется разрушающей нагрузкой F_раз. [Н], которая приводит к разрушению конструкции.

Выбор характеристик для оценки конструкционной прочности материала зависит от характера нагружения и вида нарушения прочности данной конструкции.

Это понятие применимо только к конкретной конструкции.