|
При упругом упрочнении конструкции заранее придают деформации, противоположные деформациям при рабочем нагружении. Классическим примером этого способа упрочнения являются шпренгельные балки. В систему вводят тензоры стержни из высокопрочного материала. Натягивая стержни, в балке создают предварительные напряжения на стороне, ближайшей к стержням, - напряжения сжатия. Приложение рабочей нагрузки вызывает напряжения обратного знака . Сложение предварительных и рабочих напряжений существенно уменьшает конечные напряжения в балке. Напряжения растяжения в стержнях возрастают.
Освоено производство предварительно напряженных балок. В полку, противоположную действию нагрузки, закатывают стержни из высокопрочной проволоки, предварительно напряженные механически или термически (нагревом). Такие балки можно без нарушения преднатяга резать на куски произвольной длины.
В конструкции к нижней полке прикреплена предварительно напряженная накладка из высокопрочной листовой стали. К стальным балкам накладки приваривают, к балкам из легких сплавов приклепывают.
Другой пример упругого упрочнения - скрепление резервуаров, выполненных из легких сплавов, путем намотки стальной проволоки (или ленты) в один или несколько рядов. При намотке в стенках сосуда создаются напряжения сжатия, которые, вычитаясь из напряжений растяжения, возникающих под действием внутреннего давления, значительно уменьшают конечные напряжения в стенках сосуда. Напряжения растяжения в проволоке при приложении внутреннего давления возрастают.
При известных соотношениях напряжения в стенках сосуда под рабочей нагрузкой могут быть равны нулю или даже сохранять отрицательный знак. Стенки сосуда будут в этом случае испытывать под нагрузкой напряжения сжатия, уменьшенные по сравнению с напряжениями, созданными при скреплении. Подобные системы имеют смысл только в том случае, если материал скрепляющих элементов прочнее материала скрепляемых деталей. Создание предварительного напряжения позволяет разгрузить слабый материал и делает конструкцию в целом более прочной.
В качестве упрочняющих элементов применяют холоднотянутую проволоку и прутки, а также холоднокатаную ленту малых сечении, обладающие значительно более высокой прочностью, чем массивные горячекатаные профили.
Разновидностью упругого упрочнения является скрепление полых толстостенных цилиндрических деталей, подверженных действию высокого внутреннего давления. В данном случае не обязательно, чтобы скрепляющие элементы превосходили по прочности скрепляемые; эффект упрочнения здесь основан на своеобразном распределении напряжений по сечению детали.
В толстостенном сосуде, подвергающемся действию внутреннего давления, напряжения по Ламе максимально на внутренней поверхности стенки и падает к наружной. С целью упрочнения деталь изготовляют из двух труб; внутреннюю запрессовывают в наружную трубу с большим натягом. В наружной трубе возникают напряжения растяжения, а во внутренней - напряжения сжатия. В результате сложения предварительно возбужденных напряжений с рабочими пик растягивающих напряжений
у внутренней стенки уменьшается, напряжения по сечению выравниваются, и прочность конструкции возрастает.
| 
