.RU

4. НАУКА О СОПРОТИВЛЕНИИ МАТЕРИАЛОВ - Прикладная механика


^ 4. НАУКА О СОПРОТИВЛЕНИИ МАТЕРИАЛОВ 4.1 Понятие о прочности, жёсткости и устойчивости конструкции
Сопротивление материалов – наука о прочности и надежности элементов конструкции. Она позволяет инженеру подобрать материалы, определить необходимые размеры элементов конструкций и оценить способность этих элементов сопротивляться внешним воздействиям. Основные требования, предъявляемые к проектируемым объектам, заключаются в том, чтобы они обладали прочностью, жесткостью, устойчивостью, а также удовлетворяли условиям долговечности.

Прочной называется конструкция, размеры каждого элемента которой подобраны так, чтобы при воздействии на нее внешней нагрузки она не разрушалась.

Жесткость конструкции будет обеспечена, если возникающие под действием заданной нагрузки деформации (изменение формы и размеров) не превысят некоторые пределы, устанавливаемые на основании опыта проектирования и эксплуатации аналогичных конструкций.

Под устойчивостью понимают способность конструкции сохранять первоначальную форму упругого равновесия.

При проектировании конструкций, их изготовлении и эксплуатации необходимо соблюдать два принципа: надежности и экономности, которые достигаются за счет всесторонних экспериментальных исследований и внимательного изучения накопленного опыта проектирования и эксплуатации конструкций.
^ 4.2 Допущения, применяемые в курсе сопротивления материалов
Из-за сложности задач расчета элементов конструкций в сопротивлении материалов принимается ряд допущений, касающихся свойств материалов, нагрузок, а также характера взаимодействия детали и нагрузок:

– материал тела имеет сплошное строение. Таким образом, здесь не принимается во внимание дискретная, атомистическая структура вещества, так как размеры реальных деталей во много раз больше межатомных расстояний;

– материал детали однороден, то есть обладает во всех точках одинаковыми свойствами;

– материал детали изотропен, то есть обладает во всех направлениях одинаковыми свойствами. Это объясняется тем, что у материалов, имеющих мелкозернистую структуру, благодаря большому количеству кристаллов, расположенных в беспорядке, свойства в разных направлениях выравниваются;

– в теле до приложения внешних сил внутренние силы отсутствуют;

– результат воздействия на тело системы сил равен сумме результатов воздействий тех же сил, прилагаемых к телу последовательно и в любом порядке. Другими словами, этот принцип независимости действия сил широко применяется в теоретической механике для абсолютно твердых тел;

– В точках тела, достаточно удаленных от мест приложения нагрузок, внутренние силы мало зависят от конкретного способа приложения этих нагрузок. Это – принцип Сен-Венана. Он позволяет во многих случаях производить замену одной системы сил другой, статически эквивалентной, что может упростить расчет.

Эксперименты показали, что погрешности, вносимые в результаты расчетов этими допущениями, незначительны, и для практических целей ими можно пренебречь.
^ 4.3 Классификация элементов конструкции
Конструкции, с которыми инженеру приходится встречаться на практике, имеют в большинстве случаев сложную форму, однако их можно свести к комбинациям небольшого числа основных элементов (рисунок 4.1, а).

Брус – тело, у которого два размера малы по сравнению с третьим.

Брусья могут быть прямолинейными, криволинейными, постоянного и переменного сечения, плоскими и пространственными, иметь различные по форме сечения (рисунок 4.1, б).

Осью бруса называется линия, соединяющая центры тяжести его поперечных сечений. Брус с прямолинейной осью называется стержнем.


Рисунок 4.1

Оболочка – тело, ограниченное двумя криволинейными поверхностями, расстояние между которыми мало по сравнению с прочими размерами (рисунок 4.1, в).

Если поверхности оболочки плоские, то такой элемент называется пластиной (рисунок 4.1, г).

Массив – тело, у которого все три размера имеют один порядок (рисунок 4.1, д).

Из перечисленных выше элементов основным объектом курса сопротивления материалов является брус. Другие элементы конструкции рассчитываются с использованием методов строительной механики и теории упругости.
^ 4.4 Основные виды деформации
Деформацией называется изменение первоначальных размеров и форм тела под действием внешних нагрузок. Изменение линейных размеров тела или его частей называется линейной деформацией, а изменение угловых размеров – угловой деформацией. При деформировании тел под действием внешних сил внутри них происходит взаимное перераспределение частиц материала, что приводит к возникновению внутренних сил сопротивления или сил упругости. Деформации могут быть упругими и пластическими.

Упругостью называется способность материала незначительно деформироваться под действием сил и восстанавливать свое первоначальное состояние после снятия нагрузки. Упругие деформации не вызывают изменение первоначальных свойств материала (рисунок 4.2)





Рисунок 4.2


Пластичностью называется свойство материала претерпевать значительную деформацию под нагрузкой и полностью не восстанавливать своего первоначального состояния после снятия нагрузки. Пластические деформации вызывают изменение первоначальных свойств материалов (рисунок 4.3).




Рисунок 4.3


Деформации элементов сооружений и машин, вызванные внешними силами, могут быть очень сложными. Однако их всегда можно представить состоящими из комбинации небольшого числа основных видов деформаций. Основными видами деформаций деталей конструкций являются: а) растяжение; б) сжатие; в) сдвиг (срез); г) кручение; д) изгиб (рисунок 4.4).





Рисунок 4.4


^ 5 ВНУТРЕННИЕ СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ В СЕЧЕНИЯХ БРУСА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ДЕФОРМАЦИЙ 5.1 Внешние и внутренние силы
При работе сооружений, машин и механизмов их части воспринимают внешние нагрузки как результат действия одного тела на другое. В курсе теоретической механики рассматривается подробная классификация внешних сил. Они по характеру приложения делятся на сосредоточенные и распределенные, по характеру воздействия – на статические и динамические, по времени действия – на стационарные и повторно периодические и т. д. Под воздействием внешних нагрузок материал конструкции испытывает деформацию, из-за которой возникают дополнительные внутренние силы. Внешние силы деформируют тело, а внутренние стараются сохранить первоначальную форму и объем тела. Уметь определять внутренние силы при различных видах деформации твердого тела – одна из основных задач сопротивления материалов.
^ 5.2. Метод сечений
Для определения и последующего вычисления дополнительных сил в любом сечении бруса применим метод сечений. Суть метода сечений заключается в том, что брус мысленно рассекают поперек на две части и рассматривают равновесие любой из них, находящейся под действием всех внешних и внутренних сил, приложенных к этой части. Будучи внутренними силами для целого тела, они играют роль внешних для выделенной части.

Пусть тело находится в равновесии под действием сил: (рисунок 5.1, а). Рассечем его плоскостью S и отбросим правую часть (рисунок 5.1, б). Закон распределения внутренних сил по сечению, в общем случае, неизвестен. Для его отыскания в каждой конкретной ситуации необходимо знать, как деформируется под воздействием внешних сил рассматриваемое тело.

Таким образом, метод сечений дает возможность определить только сумму внутренних сил. На основании гипотезы о сплошном строении материала можно считать, что внутренние силы во всех точках конкретного сечения представляют собой распределенную нагрузку.

Приведем систему внутренних сил в центре тяжести к главному вектору и главному моменту (рисунок 5.1, в). Спроектировав и на оси координат, получим общую картину напряженно-деформированного состояния рассматриваемого сечения бруса (рисунок 5.1, г).





Рисунок 5.1


В результате разложения главного вектора на составляющие проекции на оси координат имеем



При разложении главного момента на оси координат получим



Таким образом, при деформации растяжения в сечении бруса возникает нормальная сила , при кручении – крутящий момент . Деформация изгиба сопровождается появлением в каждой плоскости одновременно двух силовых факторов: поперечной силы или и изгибающего момента или .Значения этих внутренних силовых факторов в каждом сечении бруса определяются построением эпюр соответствующих сил и моментов.

4-tehnika-trojnogo-prizhka-metodika-obucheniya-tehniki-legkoatleticheskih-prizhkov-uchebno-metodicheskoe-posobie-dlya.html
4-tehnologicheskaya-liniya-kormoprigotovleniya-i-kormorazdachi.html
4-tehnologiya-tehnicheskoe-zadanie-na-vipolnenie-kompleksnogo-remonta-mou-sosh-38-kod-po-obsherossijskomu-klassifikatoru.html
4-teksti-dokumentov-tipovaya-instrukciya-po-deloproizvodstvu-v-organizaciyah-uchrezhdeniyah-i-predpriyatiyah-yaroslavl.html
4-tema-po-specialnosti-eup-uchebnoe-posobie-po-anglijskomu-yaziku-dlya-studentov-ekonomicheskih-specialnostej.html
4-tematicheskij-plan-izucheniya-disciplini-uchebno-metodicheskoe-posobie-orenburg-2010-udk-341-1-07-bbk-67-412-1-ya73.html
  • grade.bystrickaya.ru/nravstvennoe-vliyanie-yazichestva-iz-knigi.html
  • tasks.bystrickaya.ru/341-religioznaya-sistema-drevnego-irana-uchebnoe-posobie-vtoraya-redakciya-2010-g-udk-23254-2141-112-bbk-86-286-33.html
  • thescience.bystrickaya.ru/igroki-kommersant-dengi-polonskij-dmitrij-06042009-13-str-22-24-vzaimodejstvie-gosdumi-s-federalnimi-organami-9-tv-9.html
  • literatura.bystrickaya.ru/sopostavitelnij-analiz-terminov-rodstva-v-russkom-i-nemeckom-yazikah.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/spisok-opublikovannih-rabot-o-d-lyubarskoj.html
  • esse.bystrickaya.ru/programma-raboti-ix-mezhdunarodnoj-konferencii-problemi-solvatacii-i-kompleksoobrazovaniya-v-rastvorah-rabota-konferencii-budet-prohodit-po-sleduyushim-sekciyam.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/primernaya-programma-disciplini-buhgalterskij-uchet-i-analiz.html
  • school.bystrickaya.ru/lokalnie-rajoni-kompleksno-predstavlyayushie-pamyatniki-arhitekturi-i-gradostroitelstva-tradicionnoj-kulturi-a-tak-zhe-prirodi-i-landshafta.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/razdel-2-proizvodstvo-vakcini-vermet-rekonstrukciya-kompleksa-obektov-biofabriki-dlya-obespecheniya-trebovanij.html
  • portfolio.bystrickaya.ru/plan-lekcii-klassifikaciya-i-sindromi-otravlenij-obshie-principi-neotlozhnoj-pomoshi-pri-otravleniyah.html
  • institut.bystrickaya.ru/strahovanie-sliyaniya-i-poglosheniya.html
  • control.bystrickaya.ru/cerkovnoe-upravlenie-istoriya.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/primenenie-elektronnih-taheometrov-dlya-proizvodstva-taheometricheskoj-semki.html
  • institut.bystrickaya.ru/tehnologiya-radioelektronnih-ustrojstv-stranica-14.html
  • znanie.bystrickaya.ru/avtor-programmi-doktor-istoricheskih-nauk-professor-lunev-s-i-obshie-svedeniya-ob-uchebnom-kurse.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/fedor-mihajlovich-dostoevskij-chast-12.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/soobshenie-o-sushestvennom-fakte-svedeniya-ob-otdelnih-resheniyah-prinyatih-sovetom-direktorov-nablyudatelnim-sovetom-emitenta.html
  • uchebnik.bystrickaya.ru/udk-635-monitoring-tyazhelih-metallov-v-ekosistemah-malih-rek-bassejna-reki-oki.html
  • turn.bystrickaya.ru/ods00-disciplini-specializacii-gosudarstvennij-obrazovatelnij-standart-visshego-professionalnogo-obrazovaniya.html
  • desk.bystrickaya.ru/po-rezultatam-issledovanij-vipolnennih-v-ramkah-novoj-hronologii-a-t-fomenko-i-g-v-nosovskogo-opredelen-odin-iz-voenno-politicheskih-terminov-rusi-ordi-ka-stranica-2.html
  • lesson.bystrickaya.ru/soderzhanie-disciplini-rabochaya-programma-disciplini-matematika-dlya-specialnosti.html
  • crib.bystrickaya.ru/klassnij-chas-sostradanie-pravo-na-luchshuyu-zhizn-den-invalidov.html
  • uchebnik.bystrickaya.ru/v-p-branskij-s-d-pozharskij.html
  • learn.bystrickaya.ru/glava-xliv-hitroumnij-idalgo-don-kihot-lamanchskij-migel-de-servantes-saavedra-perevod-s-ispanskogo-n-lyubimova.html
  • shkola.bystrickaya.ru/usilenie-ekspluatacii-sovetskogo-rabochego-klassa-ii-osnovi-kapitalisticheskoj-i-socialisticheskoj-ekonomiki-politicheskie.html
  • portfolio.bystrickaya.ru/polnota-realizacii-obrazovatelnih-programm-informacionnaya-karta-obsheobrazovatelnogo-uchrezhdeniya-prohodyashego.html
  • kolledzh.bystrickaya.ru/analiz-rentabelnosti-predpriyatiya.html
  • thesis.bystrickaya.ru/programma-minimum-vstupitelnogo-ekzamena-v-aspiranturu-fgou-vpo-bashkirskij-gau-po-specialnosti.html
  • essay.bystrickaya.ru/biologicheskaya-aktivnost.html
  • uchenik.bystrickaya.ru/glava-8-tolko-o-muzike-frenk-zappa-nastoyashaya-knizhka-frenka-zappi.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-uchebnoj-disciplini-istoriya-anglijskogo-yazika-po-podgotovke.html
  • upbringing.bystrickaya.ru/kontrolnaya-rabota-1-sistemi-linejnih-uravnenij-tema-sistemi-linejnih-uravnenij.html
  • urok.bystrickaya.ru/programma-disciplini-investicii-v-nedvizhimost-dlya-napravleniya-080100-68-ekonomika-podgotovki-magistra-avtor-st-prepodavatel-smirnov-o-v.html
  • university.bystrickaya.ru/gornie-porodi-slovar-po-gidrogeologii-i-inzhenernoj-geologii-annotaciya.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/publichnij-doklad-mou-pokateevskaya-srednyaya-obsheobrazovatelnaya-shkola-za-2007-2008-uchebnij-god-krasnoyarskij-kraj-abanskij-rajon-s-pokateevo-stranica-2.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.