تأثير قوة العائد على الهياكل الفولاذية

ما هي قوة العائد؟
الـقوة العائدمن الفولاذ يشير إلى مستوى الإجهاد الذي يبدأ فيه التشوه البلاستيكي في الفولاذ تحت الحمل الشد أو الضغط. في اختبار الشد،منحنى الإجهاد والإجهاد من الصلب يظهر قطعة خطية واضحة، تسمى المرحلة المرنة، وبعد ذلك يبدأ المنحنى في الانحناء ودخول مرحلة البلاستيك. قوة العائد يشير إلى النقطة على هذا المنحنى، وهذا هو،قيمة الإجهاد التي يبدأ فيها الصلب في الخضوع للتشوه البلاستيكي المستمر.

شرح مفصل لقوة العائد

قوة العائد ، المعروفة أيضًا باسم حد العائد ، والرمز المستخدم عادة δs ، هي قيمة الإجهاد الحرج لعائد المواد.

●بالنسبة للمواد ذات الظاهرة الواضحة للثمار، فإن قوة الثمار هي الإجهاد في نقطة الثمار (قيمة الثمار) ؛

●بالنسبة للمواد التي لا تظهر فيها ظاهرة الانسحاب، فإن الإجهاد عندما يصل الحد الأقصى للانحراف الخطي للعلاقة بين الإجهاد والإجهاد إلى قيمة محددة (عادة 0.2٪ من طول القياس الأصلي)عادة ما يستخدم كمؤشر لتقييم الخصائص الميكانيكية والميكانيكية للمواد الصلبة وهو الحد الأقصى للاستخدام الفعلي للمادة.لأن العنق يحدث بعد أن يتجاوز التوتر الحد الأقصى للإنتاجية للمادة، يزداد الضغط مما يؤدي إلى تلف المادة وعدم قدرتها على الاستخدام بشكل طبيعي.

عندما يتجاوز التوتر الحد المرن ويدخل مرحلة الانسحاب ، يزداد التشوه بسرعة. في هذا الوقت ، بالإضافة إلى التشوه المرن ، يحدث أيضًا بعض التشوه البلاستيكي.عندما يصل الإجهاد إلى النقطة ب، يزداد التوتر البلاستيكي بشكل حاد ويتقلب التوتر والتوتر قليلاً. هذه الظاهرة تسمى الاستسلام.تشير مصطلحات نقطة الخصب العلوية ونقطة الخصب السفلى إلى أعلى وأدنى سلالات في هذا الموقع، على التوالي. نظرًا لأن قيمة نقطة العائد السفلية مستقرة نسبيًا ، يتم استخدامها كمؤشر لمقاومة المواد ، وتسمى نقطة العائد أو قوة العائد (ReL أو Rp0.2).

بعض الفولاذ (مثل الفولاذ ذو الكربون العالي) ليس لديه ظاهرة تساقط واضحة. عادة ما يتم استخدام الضغط عند حدوث كمية صغيرة من التشوه البلاستيكي (0.2٪) كقوة تساقط الفولاذ ،والتي تسمى قوة العائد الشرطية.

أولاً، شرح قوة تشويه المادة. The deformation of materials is divided into elastic deformation (the original shape can be restored after the external force is removed) and plastic deformation (the original shape cannot be restored after the external force is removed، ويتغير الشكل ، يطول أو يختصر).

معايير قوة العائد

هناك ثلاثة معايير للثروة تستخدم عادة في مشاريع البناء:

●الجهد النهائي النسبي: أعلى جهد على منحنى الإجهاد الذي يتوافق مع علاقة خطية. غالبًا ما يتم التعبير عنه بواسطة σp دوليًا. عندما يتجاوز σp ، فإن الجهد النهائي يظهر على المنحنى.يعتبر أن المواد بدأت في الإعطاء.

● يتم تحميل عينة الحد المرن ثم تفريغها. يعتمد الحد الأقصى للضغط الذي يمكن للمادة أن تتعافى فيه بشكل مرن بالكامل على معيار عدم حدوث تشوهات دائمة متبقية.على الصعيد الدولي ، عادة ما يتم تمثيلها بواسطة Relعندما يتجاوز التوتر Rel ، تعتبر المادة تبدأ في الاستسلام.

تعتمد قوة الانسحاب على التشوه المتبقي المحدد. على سبيل المثال، عادة ما يتم استخدام الإجهاد عند تشوه متبقي 0.2% كقوة الانسحاب، والرمز هو Rp0.2.

العوامل التي تؤثر على قوة العائد

العوامل الداخلية

1حجم الحبوب والحدود:

حجم الحبوب والحدود الحبوب لها تأثير على قوة الغلة من المواد.المواد ذات الحجم الأصغر للحبوب والحدود الأكبر للحبوب لديها قوى أعلى للثمار لأن حدود الحبوب يمكن أن تعيق حركة الانحرافات، وبالتالي زيادة قوة المادة.

2عيوب الشبكة:
تشمل عيوب الشبكة عيوب النقطة (مثل الفراغات والشوائب وما إلى ذلك) وعيوب الخط (مثل الانحرافات وما إلى ذلك).وجود عيوب الشبكة يقلل من قوة الانسحاب للمادة لأنها قد تكون بمثابة نقاط البداية للانحرافاتمما يجعل المادة عرضة للتشوه البلاستيكي.

3مواد العناصر السبائك:
إضافة عناصر السبائك يمكن أن تغير بنية الشبكة وخصائص قوة المادة. عادة،إضافة عناصر السبائك سوف تزيد من قوة السلبية للمادةعلى سبيل المثال، إضافة عناصر الكربون يمكن أن تزيد من قوة السلبية من الفولاذ.

4نجاة:
إن وجود الشوائب سيؤثر على بنية الشبكة وخصائص أداء المادة ، وبالتالي يؤثر على قوة العائد للمادة.كلما كان محتوى الشوائب أقل، كلما زادت قوة الانسحاب للمادة.

5عملية الصهر:
عملية الصهر لها تأثير مهم على بنية الحبوب والشكل التنظيمي للمادة ، والتي تؤثر بدورها على قوة الغلة للمادة.عملية الصهر المعقولة يمكن أن تحصل على بنية شبكة جيدة وشكل تنظيمي، وبالتالي تحسين قوة الانسحاب للمادة.

العوامل الخارجية

1الحرارة:
درجة الحرارة هي واحدة من العوامل الخارجية الهامة التي تؤثر على قوة الخصب للمواد. بشكل عام ، مع زيادة درجة الحرارة ، تنخفض قوة الخصب للمواد.هذا لأن درجات الحرارة العالية ستزيد من اهتزاز الذرات أو الأيونات في المادة، مما يقلل من قوة التبلور للمادة.

2معدل الإجهاد:
معدل الإجهاد يشير إلى معدل تشوه المادة عند تحميلها. عادة ما تؤدي معدلات الإجهاد العالية إلى زيادة قوة الانسحاب للمادة.حيث أن معدلات الإجهاد المنخفضة تؤدي إلى انخفاض قوة العائدهذا لأن تحميل السرعة العالية يزيد من كثافة الانحراف في المادة، وبالتالي زيادة قوة العائد.

3الرطوبة والتآكل:
الرطوبة وبيئة التآكل سوف تؤثر على حالة السطح والتركيبة الكيميائية للمادة ، وبالتالي تؤثر على قوة الانسحاب للمادة. خاصة للمواد المعدنية ،الرطوبة والتآكل سوف تسريع تعب التآكل وتحلل الهيدروجين للمادة، مما يؤدي إلى انخفاض في قوة العائد.

4اتجاه التحميل:
عادة ما تتغير قوة الانسحاب للمادة مع اتجاه التحميل. في ظل ظروف التحميل أحادي الاتجاه ، قد تتغير قوة الانسحاب للمادة مع اتجاه التحميل ،خاصةً للمواد المنعزلة.

5(بريستريس)
يشير التوتر المسبق إلى الإجهاد الساكن الممارس على المادة قبل التحميل. يمكن أن يزيد التوتر المسبق المناسب من قوة العائد للمادة ، مما يمنحها قدرة تحمل أعلى.

6الظروف البيئية:
يمكن أن تؤثر الظروف البيئية ، مثل محتوى الأكسجين ، الإشعاع ، إلخ ، أيضًا على قوة العائد للمواد. خاصة في ظل الظروف البيئية القاسية ، مثل الارتفاع العالي ،البيئات تحت الماء أو الإشعاعية، قد تتأثر بقوة الخصب للمواد بشدة.

ما هي عواقب تجاوز قوة الصلب؟

1زيادة التشوه البلاستيكي:
بعد تجاوز قوة الانسحاب، ستدخل الهيكل الفولاذي مرحلة البلاستيك، مما يؤدي إلى زيادة التشوه البلاستيكي. وهذا يعني أن الهيكل سوف يخضع لتشوهات كبيرة،التي قد تؤدي إلى عدم الاستقرار الهيكلي أو الفشل.

2زيادة التشوه:
بعد تجاوز قوة الانسحاب، فإن تشوه الهيكل سيزداد،التي قد تسبب انحناء الهيكل وتشوهه لتجاوز متطلبات التصميم وتؤثر على الاستخدام العادي للهيكل.

3فقدان القوة:
بعد تجاوز قوة الانسحاب، قد تقل قوة الفولاذ، مما يجعل الهيكل عرضة للفشل أو الانهيار تحت الأحمال اللاحقة.

4عدم الاستقرار المحلي:
بعد تجاوز قوة الانسحاب ، قد يحدث عدم استقرار في أجزاء محلية من الهيكل الصلب ، مثل الانحناء ، عدم استقرار الانحناء أو عدم استقرار الانحناء-التواء ،يهدد استقرار الهيكل بأكمله.

5الشقوق والأضرار:
بعد تجاوز قوة الانسحاب ، قد تحدث الشقوق في الهيكل ، مما يؤدي إلى تلف محلي أو فشل عام.سيؤثر على سلامة وموثوقية الهيكل بشكل خطير.

كيفية التحكم في قوة الصلب في تصميم الهيكل؟

1اختيار المواد المناسبة:
اختيار مواد الصلب المناسبة هو الخطوة الأولى في التحكم في قوة تساقط الصلب. وفقا لمتطلبات التصميم والحمل الهيكلي،يتم اختيار مواد الصلب ذات القوة المناسبة لضمان أن البنية يمكن أن تلبي متطلبات القوة في ظل الاستخدام العادي والحالات النهائية.

2تحكم في حجم القسم العرضي:
التحكم في قوة الوصول للشعاع من خلال تصميم حجم المقطع العرضي المناسب. زيادة حجم المقطع العرضي للشعاع يمكن أن تزيد من قدرته على تحمل الحمل وقوة الوصول ،مما يسمح لها بمقاومة أحمال أكبر.

3التحكم في أوضاع العرض والدعم للشعاع:
تمتلك شروط العرض والدعم للشعاع تأثيرًا مهمًا على قوة الوصول. من خلال تصميم شروط العرض والدعم للعصا بشكل عقلاني ،يمكن تقليل انحراف وتركيز الإجهاد للشعاع، وبالتالي السيطرة على قوة العائد.

4النظر في مجموعات الحمل:
النظر في مجموعات مختلفة من الأحمال في التصميم، بما في ذلك الأحمال الدائمة، والحمل المتغير، والحمل الزلزالي، الخ.لضمان أن قوة العائد من الحزمة يمكن أن تلبي المتطلبات في ظل ظروف العمل المختلفة.

5تصميم اتصال مناسب:
تصميم الاتصالات بين العوارض والدعامات والعمدات وغيرها من المكونات يؤثر أيضاً على قوة تسليمها.تأكد من أن قوة وصلابة الاتصالات يمكن أن تلبي متطلبات التصميم لتجنب عدم الاستقرار المحلي أو فشل العائد.

6مراقبة جودة صارمة:
أثناء عملية تصنيع وتثبيت الأشعة العرضية،يتم التحكم بدقة في جودة المواد وتقنيات المعالجة لضمان أن تكون القوة الفعلية للشعاب العرضية مطابقة لمتطلبات التصميم.