Феодосьев В.И. - Десять лекций-бесед по сопротивлению материалов

ЛОБЦИИ ООС8Д ПО СОЩЗОТИНДОБИЮ Ъ|йТО~)ЯЙЛОВ ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, СТЕРЕОПШЫОК ИЗДАТЕЛЬСТВО аНАУКА» ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Иоанна ~ 975 6-05 Ф 42 УДК 620.10 Десять лекцпй-бесед по сопротивленшо материалов, Феодосьев В.И., Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», Москва, 1975. Дается углубленное изложение ряда разделов сопротивления материалов — таких, как теория предельных состояний, температурные напряжения, усталостная прочность и устоичивость.

Излагаются некоторые взгляды на вопросы взаимосвязи практических целей расчета и развития средств анализа: выбор расчетнои схемы, обоснование козффициентов запаса, применение вычислительных машин и практических методов расчета. Рис. 108. 30106 †'091 0бЗ(02~ Я 150-75 Сопротивление материалов, строительная механика, теория упругости, теория пластичности... На первой стадии изучения этих дисциплин успевающий студент относительно просто справляется с задачами, где необходимое задано, а все ненужное — отброшено.

Дана геометрия системы, размеры, характеристики материала, коэффициенты запаса, кем-то уже продуманные и назначенные на основе неведомых соображений. Да и сама обстановка школьного решения задач упрощает дело. Хотя и небольшой, но уже приобретенный опыт подсказывает студенту, что подход к каждой задаче надо искать только в сфере вопросов, преподавание которых возложено на его наставника. Но вот неизбежно наступает время самостоятельной инженерной деятельности. Нужно решать задачи, когда далеко не все или почти ничего не задано и, в то же время, известно многое, к делу не относящееся. Как будет вести себя молодой специалист в этих условиях3 Там ли он будет искать необходимое7 Правильно ли отбросит несущественное7 Чем будет руководствоваться при выборе средств, которым его обучали, и уместно ли их использует? Не случится ли так, что, поддавшись удобной позиции математического нигилизма, он будет избегать теоретического анализа и полагаться только на высшую интуицию.

А может быть, впадет в другую крайность и превратится в непризнанного горе-математика, производящего бесконечные выкладки, не отражающие существа дела... Понятно, что многих ошибок можно избежать, если перечисленным вопросам уделить некоторое внимание, Изложению взглядов па задачи механики в духе практических расчетов конструкций на прочность и посвящена настоящая книга.

Она предназначена для молодых инженерон и для студентов, заканчивающих обучение в техни- ческом вузе, знакомых с курсами сопротивления материалов и с основами проектирования. Автор стремился под~еркнуть, что расчетные приемы сопротивления материалов, строительной механики и теории упругости являются только частью более общего и более широкого расчетного комплекса; что выбор аналитического метода в каждом конкретном случае должен быть подчинен целям производимого расчета, а точность анализа — находиться в оправданном соответствии с точностью исходных предпосылок, Лвтор отчетливо представляет, что такая концепция не должна низводиться до уровня утилитаризма.

Современные прочностные расчеты требуют не только владения аналитическими средствами, но и тонного их понимания. Поэтому в книге оасуждаются и другие вопросы, которые, по мнению автора, имеют значение для углубленной трактовки задач и методов сопротивления материалов. Сюда в первую очередь относятся главы, посвященные устойчивости и критериям прочности. Естественно, что в работе нашли отражение личные вкусы и склонности автора. Поэтому не исключено, что некоторые суждения могут встретить возражения со.стороны опытного читателя. Однако автор приложил немало усилий, чтобы его высказывания не носили категорического характера и во всех случаях стремился освободиться от пут узкой специализации, которые так часто лишают ученого объективности в оценке места и значимости того научного направления, которому он посвятил сваю деятельность. Вместе с тем, автор не считал себя вправе воздерживаться ат выражения своего, как положительного, так и критического отношения к некоторым научным направлениям.

А это всегда связано с риском быть неправильно истолкованным. Итак, эта книга — не учеоник и не дополнение к нему. Это лекции-беседы на отнасительпо свободные темы. Это— расширение и обобщение тех немногих вопросов, которых может лишь слегка коснуться в аудитории лектор, ограниченныйй р ам к ами утвержденных прагр амм. Писать такую книгу трудно, и автор, по-видимаму, долго еще ие закончил бы ее, если бы не имел дружеской поддержки со стороны товарищей.

Особую помощь оказал ему Л И. Балабух, безжалостная критика которого сопутствовала работе над кпигои от первой до последней страницы. формулировка практических выводов, ради которых было предпринято ее исследование. Содержание сопротивления материалов относится н основном к этапу П. В сопротивлении материалов' излагаются приемы анализа типичных расчетных схем и даются методы определения напряжений и перемещений в балках, трубах, тонкостенных сосудах, методы раскрытия статической неопределимости стержневых систем и т. д. и т. п.

Словом, рассматриваются все те расчетные схемы, которые являются практически общими для большей части инжеперных конструкций. Что же касается выбора расчетной схемы и оценки надежности самой конструкции, то об этих вопросах в сопротивлении материалов лишь упоминается, но ответа на них в конечном итоге не дается. Да ато и понятно. Многообразие современных инженерных задач столь велико, что в пределах одной дисциплины невозмо~кно изложить специфические особенности прочностных расчетов по всем разделам техники. В связи с атим возникает необходимость создания специальных дисциплин, дополняющих сопротивление материалов для каждого инженерного направления.

Расчетные схемы, выходящие за рамкиобщетехнических и свойственные только конкретно взятой области техники, рассматриваются в разделах инженерной механики, название которых начинается со слов (<Строительная механика...», например, строительная механика сооружений, строительная механика сварных конструкций, строительпая механика корабля, самолета и т. д. Эти дисциплины посвящены в основном развитию эффективных методов анализа специфических расчетных схем. Так, например, з строительной механике самолета рассматриваются вопросы устойчивости пластин, подкрепленных оболочек и других тонкостенных элементов. В строительной механике сооружений большое место аанимают специальные вопросы раскрытия статической неопределимости рам и стержневых систем.

Словом, строительная механика любого профиля может рассматриваться как специализированное сопротивление материалов, изложенное в духе определенной отрасли техники. Вопросы о выборе расчетной схемы (атап 1), а также оценки коэффициентов безопасности и прочности конструкции (этап 111) наиболее полно излагаются в технических пл ах название которых начинается со слова иост,... прочность строительных сооружен й про'- несть корабля, прочность самолета и т. д. Уместно заметить, что учебных курсов и монографий по этим дисци м дисциплинам создано очень немного.

Объясняется зто прежде и режде всего сложностью вопроса. Курс прочности, в отличие от чие от строительной механики представляет собой взаимопроникающее единство расчетно-теоретического ап ата особенностей конструкции, технологических эксплуатационных условий. Правильное сочетание зт, вопРосов предъявляет к труду автора очень высокие тре бования, выполнение которых далеко не всегда под л, даже авторскому коллективу. Большую роль играет также и элемент ответственности Ясно, что общие суждения, связанные с подсчетом напр, жений, с определенными математическими оценками в частности, с возможностью пренебречь теми или иными слагаемыми в расчетных формулах, по сути говоря, ко многому не обязывают.

Даже в том случае, когда они со мнительны, их легко оправдать (как зто часто и делается) выражениями: «положим, что», «можно принять» и т. п. Все погрешности, допущенные в подобного рода анализе, могут быть в дальнейшем при практических расчетах перекрыты запасом прочности, а наиболее грубые — выявлены на стадии предварительных испытаний конструкции. Что же касается назначения коэффициента запаса (илп коэффициента безопасности), то всякие рекомендапии в этой части являются достаточно ответственными. Для того чтобы их дать, надо учитывать и современный уровень производства„и опыт, который накоплен в области создания и эксплуатации подобных конструкций, и те последствпя, которые влечет за собой выход из строя рассматриваемого узла, и многие другие обстоятельства.

Наконец, в вопросах создания курсов прочности большую роль играет скоротечность тех изменений, которые претерпевают некоторые разделы техники. Поэтому курс прочности быстро устаревает, в то время как курс строительной механики в ряде случаев живет десятилетиями. Итак, сопротивление материалов представляет собой азбуку и грамматику расчетов на прочность. Это — введение в высокое общество прикладных наук прочностного цикла, дающих углубленную проработку вопросов, связанных с конкретными техническими направлениями. Границы между,. этими напр авленпямп не являются строгими.

Многие пути исследований пересекаются, многие идут параллельно. Бывает, что некоторые разделы строительной механики после надликащей проработки приобретают достаточную общность и занимают прочное место в курсе сопротивления материалов. Так, в частности, исследования по статике тонкостенных стержней, проводившиеся в свое время для целей расчета авиационных и некоторых строительных конструкций, в послоднее время стали включаться в курс сопротивления материалов. И сопротивление материалов, и строительная механика и прочность конструкций развиваются не изолированно от другттх дисциплин.