2.1. Виды разрушения металла

Разрушение материала возможно:

• хрупкое—от отрыва, получающегося тогда, когда расстояние между двумя смежными элементами тела, расположенными по направ­лению силового воздействия, увеличится в результате этого воздействия настолько, что силы сцепления между этими элементами окажутся погашенными; разрушению от отрыва соответствует вторая теория прочности (теория наибольших удлинений);
• пластичное — от сдвига, получающегося тогда, когда будет превзойдено сопротивление взаимному сдвигу двух смежных элементов тела; разрушению от сдвига соответствует третья (теория наибольших касательных напряжений) или четвертая (энергетическая) теория прочности.

Один и тот же материал может разрушаться и хрупко и пластично в зависимости от условий, в которых протекает разрушение. Сталь и алюминий при обычной температуре, при правильной форме деталей (стержней) и в простых случаях действия сил (растяжение, сжатие, кручение или изгиб) оказывают меньшее сопротивление сдвигу, чем отрыву, и разрушаются пластично. Однако при пониженных температурах, при предварительной вытяжке или неправильной форме деталей, затрудняющих деформацию сдвига (при явлении концентрации напряжений), при более сложных напряженных состояниях, а также в результате других причин сопротивление сдвигу (пластическим деформациям) может оказаться повышенным и превзойти сопротивление отрыву, вследствие чего материал разрушится хрупко.

Разрушение от сдвига сопровождается большими деформациями, происходит в течение длительного времени и поэтому менее опасно; раз­рушение от отрыва сопровождается малыми деформациями, происходит внезапно и поэтому более опасно. Четкое разграничение двух возмож­ных видов разрушения материала—хрупкого и пластичного—принадлежит советским ученым Н. Н. Давиденкову, Я. Б. Фридману, Г. В. Ужику и др.

Таким образом, сооружение может стать неработоспособным по следующим двум причинам:

• В результате хрупкого разрушения, т. е. нарушения целостности материала. В стальных и алюминиевых конструкциях вследствие пластичности материала такое разрушение — явление достаточно редкое и может быть лишь в специальных случаях, указанных ниже.
• В результате потери способности сопротивляться при развитии пластических деформаций, что является основным случаем работы стальных и алюминиевых конструкций. Сталь и алюминий в пластической стадии теряют сопротивление, если пластические деформации занимают настолько большую часть сечения элемента, что оставшаяся упругая часть уже неспособна сопротивляться дальнейшему росту внешних воздействий, деформации элемента растут при постоянной или убывающей нагрузке, и элемент уже не может сопротивляться действующей нагрузке.