В. И. Феодосьев - СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ (Учебник - Сопротивление материалов - В. И. Феодосьев)

Программа "Интеграция" "Механика в техническом университете" Серии основана в 1999 году В восьми томах Том 2 Огпветственный редакгаор К.С. Колесников Редакционный совет: К. С. Колесников (председатель) Н.А. Алфутов О.С. Нарайкин Д.Н. Попов О.А. Рвховский В.А.

Светлиикий В.Н. Усгокин К.В. Фролов Н.С. Шумилов Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 1999 В.И.ФЕОДОСЬЕВ СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ Издание десятое, переработанное и дополненное Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших технических учебных заведений МОСКВА Издательство МГТУ им. Н.Э.

Баумана 1999 УЛК БЗВ.ЗУБ(075.Б) ББК 30.121 Ф42 Рецензенты: академик РАН ХХ.Ф. Образцов, д-р гпехн. наук, профессор Н.П. Чирков (МЭН) Ф42 Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: Учеб. для вузов. — 10-е нзд., перераб. и доп. — Мл Изд-во МГТУ нм. Н.Э. Баумана, 1999. — 592 с. (Сер. Механика в техническом университете; Т,2). 1БВХ 5-7038 — 1340 — 9 (Т.

2) 1БВН 5-7038-1371 †Изложены основные разделы курса сопротивления материалов: растяжение, кручение, изгиб, статически неопределимые системы, теория напряженного состояния, теория прочности, толстостенные трубы, пластины н оболочки, прочность прн переменных напряжениях, расчеты прн пластических деформациях, устойчивость и методы испытаний. Для лучшего усвоения теоретического материала даны примеры с решениямн.

По сравнению с предыдущими изданиями опушены параграфы и главы, не получившие широкого практического применения, внесены дополнения н уточнения с учетом современных тенденций развития ме. ханики н прочности конструкций. Содержание учебника соответствует программе и курсу лекций, читаемому в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Для студентов машяностроительиых вузов н технических университетов. Может быть полезен аспирантам и преподавателям, а также специалистам, деятельность которых связана с вопросамн прочности„ жесткости, устойчивости и надежности элементов конструкций, машин и приборов.

| УДК 539.3/6(075.8) Библиотека УГНТУ БВК золы Издание осущесгпелено при финансовой поддерлске Федеральной целевой ирогрлммы "Государсгпв еннал поддерлска интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997 — 9000 годыэ © Пентр "Интеграция', 1999 ф МГТУ нм. Н.Э. Баумана, 1999 1БВН 5-7038-1340 †(Т. 2) !БВХ 5-7039-1371-9 Предисловие Первое издание широко известного учебника "Сопротивление материалов" Всеволода Ивановича Феодосьева вышло в 1960 г. Ванный учебник является переизданием девятого издания, опубликованного в 1986 г.

На этом учебнике воспитывались н продолжают воспитываться многие поколения наших инженеров. К сожалению, книга переиздается коллегами и учениками В.И. Феодосьева без участия автора, который скончался в 1991 г. Некоторые главы учебника по сравнению с последним (девятым) изданием методически переработаны, а в параграфы, посвященные стержневым элементам конструкций, добавлены уравнения, позволяющие получать численные решения более сложных задач. Вновь включена глава о расчете пластин и оболочек, которая в девятом издании учебника была изъята.

Редакционная работа над учебником в МГТУ им. Н.Э. Баумана в целом была проведена д-ром техн. наук, профессором В.А. Светлицким (кафедра "Прикладнвл механика") при активном участии докторов технических наук, профессоров Н.А. Алфутова (кафедра "Космические аппараты и ракеты-носители"), О.С. Нарайкина (кафедра "Прикладная механика") и В.И. Усюкина (кафедра "Космические аппараты и ракеты-носители"). Большал работа по подготовке учебника к переизданию была проделана канд. техн.

наук, доцентом Н.А. Суховой (кафедра "Прикладная механика"). Недавно вышло пятое издание книги В.И. Феодосьева "Избранные задачи и вопросы по сопротивлению материалов" (М., Наука, 1996). Эта книга заканчивается кратким очерком творческой и педагогической деятельности В.И. Феодосьева, который написал его друг профессор И.А. Биргер (к сожа; лению| ныне тоже покойный). Считаем уместным частично воспроизвести его здесь. ВСЕВОЛОЛ ИВАНОВИЧ ФЕОЛОСЬЕВ Научная, творческая и педагогическая деятельность В.И. Феодосьева была связана с МГТУ им.

Н.Э. Баумана, где он учился и работал свыше 50 лет. Его выдающиеся способности, необычайные память и труполюбие проявились весьма рано. Пипломная работа В.И. Феодосьева была признана кандидатской диссертацией, а докторскую диссертацию "Гибкие оболочки в машиностроении" он зашитил в возрасте 27 лет. Читатель смог уже оценить главные особенности научного почерка В.И. Феодосьева: глубокое проникновение в сущность проблемы, четкость и изяшность изложения, оригинальность и рациональность решения, несомненный литературный талант.

Сотням тысяч инженеров известно имя В.И, Феодосьева как автора учебника "Сопротивление материалов", выдержавшего свыше десяти изданий у нас и за рубежом, удостоенного Государственной премии СССР. Это был новаторский курс, отвечавший потребностям современного машиностроения. За участие в создании капитального трехтомного труда "Расчеты на прочность в машиностроении" В.И. Феодосьеву была присужпена Ленинская премия. В этом труде, а также в книгах В.И. Феодосьева "Упругие элементы точного приборостроения", "Прочность теплонапряженных узлов жидкостно- реактивного пвигателя", "Ввепение в ракетную технику" была заложена современная база обеспечения прочности и надежности в авиационном и космическом машиностроении и других областях техники. Большую известность среди молодых специалистов, студентов, инженеров получила книга "Лесять лекций-бесед по сопротивлению материалов", выдержавшая два издания.

В 1977 г. В.И. Феодосьев был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, в 1986г. ему присваивается высокое звание Героя Социалистического Трупа. Многие годы В.И. Феодосьев возглавлял кафедру ракетной техники в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

В своей книге "Основы техники ракетного полета" он писал в посвящении: "... Они творили ракетную технику сороковых, пятидесятых и шестидесятых голов, оставаясь добровольными пленниками своего долга, своих обязанностей, своей неизменной страсти..." И только несколько самых ярких имен теперь известны каждому. Но их было много... Им — ушедшим от нас, далеким и близким, друзьям н вовсе незнакомым — посвятил свою замечательную книгу В.И. Феодосьев. Таким был н сам Всеволод Иванович Феодосьев — талантливым, простым н сложным, безмерно одаренным и часто несчастливым, прекрасным другом и товарищем.

И.А. Биреер Введение В1. О дисциплине "Сопротивление материалов" Сопротииеление материалов это введение в науку о прочности, жесткости и надежности элементов, конструкций, приборов и машин. Сопротивление материалов относится к фунпаментальным дисциплкнам общеинженерной подготовки специалистов с высшим техническим образованием, Это первая дисциплина, устанавливающая связь между фундаментальными научными дисциплинами (физикой, высшей математикой и теоретической механикой) и прикладными задачами и методами их решения, возникающими при проектировании машин, приборов и конструкций. Практически все специальные дисциплины подготовки инженеров по разным специальностям содержат разделы курса сопротивления метериалов, так как создание работоспособной новой техники невозможно без анализа и оценки ее прочности, жесткости и надежности. Повышение эффективности и надежности машин при уменьшении материалоемкости, создание новой техники, рассчитанной на эксплуатацию в экстремальных условиях при больших нагрузках (статических и динамических, детерминированных и случайных), высоких температурах, импульсных и ударных воздействиях требует глубоких знаний в области прочности.

Без глубокого понимания "физики" поведения элементов конструкций, нагруженных силами или находяшихся в силовых полях, рассчитать конструкцию с требуемыми прочностью, жесткостью и надежностью невозможно, Прочность и надежность проектируемых конструкций зависит от учета всех особенностей реальных условий эксплуатации, так как чем точнее математическая модель объекта, тем достовернее результаты численного решения уравнений "состояния" н точнее прогнозирование прочности и надежности проектируемой новой техники. Современная вычислительная техника позволяет решать самые сложные задачи анализа прочности без упрощения их математических моделей, что резко повышает достоверность получаемых результатов и значимость курса сопротивления материалов в подготовке инженеров нового поколения.

Развитие нового научного направления механотроники, объединяющей механику н электронику в единую систему (манипуляторы, роботы), стало возможным только благодаря появившейся возможности проводить высокоточные расчеты механических элементов механотронных систем. Сопротивление материалов — это первая дисциплина, позволяющая студентам понять, что происходит внутри элементов конструкции прн нагружении. В этом основное качественное отличие этой дисциплины от теоретической механики, которая рассматривает объекты как абсолютно прочные и жесткие. Поэтому считается, что при любых нагрузках они сохраняют свою форму и не разрушаются.

Однако, к сожалению, это далеко не так. Но без знания теоретической механики нельзя решить нн одной задачи по сопротивлению материалов, поэтому курс теоретической механики должен обязательно предшествовать курсу сопротивления материалов. Так как традиционно в сопротивлении материалов излагаются в основном методы расчета элементов конструкций при статических нагрузках, то студенты должны хорошо знать основные законы статики. Все твердые тела в той или иной мере обладают свойствами прочности и жесшкосгпи, т.е.

способны в определенных пределах воспринимать воздействие внешних сил без разрушения и существенного изменения геометрических размеров. Эти свойства привлекали внимание человека еще в те далекие времена, когда он пробовал изготовить первые примитивные орудия труда и предметы хозяиственного обихода. Эти свойства волнуют специалистов и сеичас, например при создании современных машин и гигантских инженерных сооружений. 9 Прочность и жесткость требуют пристального внимания, качественных оценок и определенной количественнок меры.