Історія руйнувань і катастроф
Міцність - це здатність тіл бути цілими під дією навантаження, не піддаючись руйнуванню. В історії накопичилося багато прикладів наслідків руйнувань:
27г. Н.е. - Руйнування Амфітеатру для гладіаторських боїв недалеко від Риму. Причина аварії у відступі від законів будівництва і недостатньому обстеженні надійності грунту
Франція, 13в. - звалилася башта одного з найбільших соборів в місті Бова. Причина-незнання законів міцності несучих конструкцій. p align="justify"> США, 1940р. - Катастрофа Такомского мосту. Причина-міст був розрахований тільки на статичну вітрове навантаження до 50 м/с, а зруйнувався при вітрі 19 м/с через динамічних коливань. p align="justify"> 1942р. - Руйнування суден типу "Ліберті". Причина-виникнення тріщин у корабельній сталі в місцях вирізів в гострому куті люка на палубі. Ця тріщина росла під дією навантаження, досягла критичної довжини і мнгновенно перерізала корпус судна. p align="justify"> Росія, 2009р. - катастрофа на Саяно-Шушінского ГЕС. Причина-відрив турбіни від основи через поступове руйнування кріпильних шпильок. p align="justify"> Щоб не допустити руйнування, треба добре знати і вміти застосовувати механіку деформування і руйнування твердих тіл під дією механічних навантажень.
Історія науки про міцність і опір руйнуванню.
Існує 3 етапи.
етап (16-18ст) - Сопромат. Тут найпростіше одноосне напружений стан. Леонардо да Вінчі вперше кількісно визначив несучу здатність дротів, підвішуючи на них корзини і поступово наповнюючи їх піском. Наступний крок зробив Галілей, випробувавши на розрив дерев'яні бруси. Він знайшов, що руйнівне навантаження зростає пропорційно площі поперечного перерізу бруса і не залежить від його довжини. Він ввів уявлення про міцність ? в як про деяку константі матеріалу. Далі Роберт Гук знайшов, що напруга пропорційно деформації, що дозволило сформулювати закон Гука:
? = E В· ?,
де E-модуль пружності; ? = F/S;? =? l/l- відносне подовження
?
етап (19века) - теорія пружності. Розвинена знамінітимі французами-Каші, Пуассоном, Новйо. Вони розглянули тривимірне напружений стан. Складними математичними прийомами вони навчилися розраховувати напружено-деформований стан в будь-якій точці різних об'ємних тіл під дією навантажень. Здавалося, що класична теорія пружності дозволяє розрахувати всі, і руйнувань більше не буде. p align="justify"> етап (20ст) - механіка руйнування. Якщо в теорії пружності сам процес руйнування не розглядалося, то в механіці руйнування він став розглядатися. У 20 столітті тривали катастрофічні руйнування на суші, у воді і в повітрі. Вибухали парові котли, руйнувалися кораблі, хоча розраховані вони були за всіма правилами науки про міцність. Міцність корабельної сталі складає 400 Мпа. Експерименти в шторм виявили напругу не вище 90 МПа, тобто кораблі не повинні були руйнуватися, але вони руйнувалися. Чому? Нагромаджувальний сумний досвід показав, що небезпечними місцями на кораблі є люки, отвори, вирізи. Саме навколо них з'являлися тріщини, які від нерівномірного завантаження трюму або від удару хвилі могли зі швидкістю кулі перерізати судно. Інженери довго не могли зрозуміти, чому отвори так небезпечні. Адже при малому діаметрі отвори напруги зростають незначно. br/>В
Рішення знайшов 1898 року німець Кірш, вирішивши завдання про одноосьовому розтягуванні прямокутної пластини з малим круговим отвором
В
Він виявив різкий пік напружень на краю отвору. Ще більш дивні результати отримав Колосов в 1909 році для елліпсіческого отвори. br/>В
З малюнка видно, що найбільш небезпечні пікові напруги визначаються кривизною отвори і досягають максимуму в точці А.
= 3b, ? max = 7 ? 0
- коефіцієнт концентрації напружень, він показує, що найнебезпечніші ситуації виникають у гострих вирізів у гострих матеріалів.
Відомо, що теоретична міцність, розрахована для ідеального кристалічного тіла, є дуже великою, реальна ж технічна міцність ? тих = (0,001-0,1)?
