Расчет на прочность по методу предельных состояний
Этот метод применяется, в основном, при расчете строительных конструкций.
Предельным называется такое состояние конструкции, при котором становится невозможной ее дальнейшая нормальная эксплуатация. В строительных нормах и правилах (СНиП) установлены три группы предельных состояний.
Первая группа предельных состояний определяется потерей несущей способности – прочности или устойчивости. Отличие расчета от метода расчета на прочность по допускаемым напряжениям состоит в том, что применяется более гибкий подход к назначению необходимого запаса прочности. При этом вместо одного коэффициента запаса вводятся несколько:
- коэффициент надежности по нагрузке,
- коэффициент надежности по материалу,
- коэффициент условий работы.
Вторая группа предельных состояний определяется возникновением чрезмерно больших деформаций или колебаний. Предельные нормы часто не связаны с прочностью. Например, возникающие колебания и перемещения не приводят к разрушению, но вызывают дискомфорт у персонала или нарушают управляемость машинного агрегата. В СНиП такие нормы называют эстетико-психологическими.
Третья группа предельных состояний определяется образованием и развитием трещин. Обнаруженные трещины и другие дефекты, могут и не привести к потере выносливости. Важно оценить степень его опасности. Элементы научной дисциплины – механики разрушения, будут рассмотрены далее.
Расчет на прочность по методу разрушающих нагрузок
Для конструкции, изготовленной из материала с достаточно большой площадкой текучести, за разрушающую принимают такую нагрузку, при которой в элементах конструкции возникают значительные пластические деформации. При этом конструкция становится неспособной воспринимать дальнейшее увеличение нагрузки.
Для конструкции, изготовленной из хрупкого материала, за разрушающую принимается нагрузка, при которой хотя бы в одном из её элементов возникают напряжения, равные пределу прочности.
Исходя из этих принципов, производится расчет допускаемой нагрузки при заданном ее распределении, и вычисляется запас.
В примере на метод перемещений (лекция 12) максимальные напряжения сначала возникают в среднем стержне, т.е. для пластичного материала конструкция не способна воспринимать нагрузку, если во всех стержнях напряжения достигнут предела текучести
, 
, 
,
а для хрупкого материала - когда в среднем стержне напряжения станут равными пределу прочности
.