Бояршинов С.В. - Основы строительной механики мащин (1071565)
Текст из файла
ОСНОВЫ СТРОИТЕЛЬНОЙ . МЕХАНИКИ МАШИН аДопущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов машиностроительйых ,специальностей вузов» МОСКВА «МАШИНОСУРОЕНИВэ ЮЗ Б66 УЛК 621.01 (075) ПРВДИСЛОВИВ 314 — 005 73 038 101) — 73 ~ Фуйау, Бояршинов С. В.
Основы строитслыюй механики машин. Учеб. нос пособие для студентов вузов, «Машиностроение», 456 с. В книге изложены методы расчета на прочность и жестк!кть основных элементов машиностроительных конструкций — тонкостенных стержней, толстостенных цилиндров, дисков, колец, оболочек. Пособие предназначено для студентов машиностроительных специальностей агузов. Оно будет полезно также инженерам, занимаюшимся расчетамп машин на прочность.
Ил. 250, табл. 16, список лнт. 20 иазв. Рецензенты: кафедра ««.опротнвление материалов» ХПИ им. В. И. Ленина, проф. д-р техн. наук С. Н. Соколов © Издательство «Машиностроение», !073 г. Сергей Влвдимнрсвнч Боярюинов ОСНОВЫ СТРОИТЕЛЬНОН МЕХАНИКИ МАШИН Рсднктор издвтельствв Л. П. Рмзговс Технический род»втор Л. И. Эплороеа Корректор Л, В. Летою«нол Художник В. В. Гор«а ипс СДВНО В НВПОР З!!1 !979 Г.
ПОДПНСВНО К ПСЧ«тв Звгх 1979 Г. Т-1РЗМ. НОРМ«т 99КЮГги Бумвгв тип. № з. печ. л. 99,9. Рч.-нзд. л. Яя,г. Тирвм яз 999 зкз. заказ № яи. ценз 1 р. ! ! к. Изднтельство *Мвюипостроснвс Москва, Б-79. 1-я Бвсмвннмя пер. з Ордене Трулового Крвсного Зннмснн Лсиннгрвдсквя типогрпйзпя № ! Печвтнмй Двор» имени А. М. Горького Союзгг юигрвсгп!гомв ирн Гссудврствснном комитете Совет» Министров СССР по делим нздвтсльств, познгрвфни н кпимноЯ торговли.
197!За Лени»гувд, Гитчинсквя ул., 26 Роль расчетов на прочность в современном машиностроении становится все более Ответственной, а сами расчеты — все более сложными. Решение большинства задач, выдвигаемых практикой в области прочности, стало доступным лишь высококвалифицированным специалистам. Напряженное состояние деталей конструкций, их прочность н жесткость рассматриваются в курсе «Строительная механика машин» Строительная механика в широком смысле слова включает также такие разделы, как устойчивость элементов конструкций, колебания и удар, выносливость при циклически изменяющихся нагрузках, пластичность и ползучесть и т.
д. В данный курс эти разделы не вошли, так как в'настоящее время они выделились в самостоятельные дисциплины и по ним читаются специальные курсы. Основное внимание в курсе уделено тонкостенным элементам (тонкостенным стержням, пластинам, дискам, оболочкам), Это объясняется тем, что тонкостенные элементы широко применяются в машиностроительных конструкциях, в то же время теория напряженно-деформированного состояния тонкостенных элементов более сложна, чем теория напряженного состояния бруса, н потому в курсе «Сопротивление материалов» почти не рассматривается. Первые работы, посвященные исследованию напряженного состояния тонкостенных элементов, появились Б прошлом столетии, однако основное развитие наука ИЗГИБ И КРУЧЕНИЕ ТОНКОСТЕННЫХ СТЕРЖНЕЙ Глава 1 Рис 1.1 о напряженном состоянии тонкостенных стержней, пластин и оболочек получила лишь в последние десятилетия.
Большой вклад в эту науку внесли советские ученые. По существу все основные идеи в теории тонкостенных стержней и оболочек, высказанные за последние 4О лет, принадлежат советской науке. Эти идеи изложены в работах В. 3. Власова, А. Л. Гольденвейзера, А. И. Лурье, В, В. Новожилова, Л. А.
Уманского и др. Литература по расчетам элементов конструкций на прочность и жесткость весьма обширна, однако материал, относящийся к курсу «Строительная механика машин», разбросан по разным источникам и во многих случаях изложен па уровне, доступном лишь достаточно опытным читателям. В данной книге основные разделы курса изложены на уровне, доступном для широкого круга читателей, и пояснены большим количеством примеров. 5 1. Некоторые общие вопросы теории тонкостенных стержней \ Тонкостенные стержни широка применяются в машиностроении в качестве элементов рам, ферм и т, и., а также в качестве подкреплякнцих элементов в конструкциях, составленных из пластин и оболочек, или как самостоятельные детали машин, Поперечное сечение тонкостенного стержня, называемое иначе его профилем, имеет вид, подобный показанным на рис. 1.1.
Форма профиля определяется конфигурацией его средней линии, делящей толщину стенки пополам. Тонкостенные профили могут быть замкнутые (рис. 1.1, а, б) и незамкнутые или открытые (рис. 1.1, в„г, д). Стержень можно считать тонкостенным, если толщина стенки, по крайней мере, в 5 — 10 раз меньше, чем ширина профиля. К тонкостенным стержням относятся стандартные прокатные профили— угольники, двутавры, швеллеры и т.
и. Типичными примерами тонкостенных стержней являются гнутые профили, применяемые в авиастроении. Применяя тонкостенные стержни в конструкциях, необходимо иметь в виду, что их поведение при пагружении существенно отличается от поведения брусьев сплошного поперечного сечения, в особенности в случае незамкнутого (открытого) профиля (рис. 1.1, в, г, д). В стержне сплошного поперечного сечения характер распределения нагрузок по торцу оказывает влияние на напряженное состояние только непосредственно вблизи торца;.уже на небольшом Расстоянии от торца (порядка поперечного размера бруса) распределение напряжений определяется только равнодейству~ощсй сил, приложенных к торцу (принцип Сен-Венана), Для топкостен- ных стержней открытого профиля это положение несправедливо; здесь характер распределения нагрузок по торцу стержня оказывает влияние па напряженное состояние на гораздо большем протяжении, обычно практически по всей длине стержня.
Для иллю-. страции на рис. 1.2 показаны два бруса, один сплошного поперечного сечения; другой — двутаврового. Оба бруса нагружены по торцу одинаковыми силами, В брусе сплошного сечения заданная система сил вызывает только местные напряжения вблизи торца, и на небольшом расстоянии от торца напряжения практически обращаются в ноль. Б брусе двутаврового сечения приложенные силы вызывают существенные напряжения и деформации по всей длине. Ъ. 'Нщ рис.
1,3, в. Картина деформации прп кручении незамкнутого тонкостенного стержня, однако, совершенно изменяется, если на , торцы будут наложены связи, не допускающие пскажсния их плоскости (например, если торцы стержни будут приварены к жестким Плитам). В этом случае на торцах возникнет система взаимоуравновешенных, нормальных напряжений, и крутильпая жесткость воз- и д) Рис. 1.2 Это объясняется тем, что стенка, соединяющая полки, имеет малуюкрутильную жесткость и почти не препятствует каждой полке изгибаться самостоятельно, как показано на рис, 1.2, в.
Такая деформация стержня носит название изгибно-крутильной, Нормальные, напряжения в поперечном сечении в этом случае распределяются, как показано на рис. 1.2, г; они образуют самоуравновешенную систему сил. Вторая суц1ес~ вепная особенность стержней открытого профиля состоит в том, что при свободном кручении они имеют малую крутильную жесткость; при этом закручивание обычно сопровождается сильным искажением пли%ости поперечного сечения, называемым депланацией. Если, например, сравнить углы закручивания трубы замкнутого профиля «рис.
1.3, а) и незамкнутого 5 1 «рис. 1.3, б), то при отношении — = — -труба незамкнутого про- 1Э 40 филя закручивается приблизительно в 12ОО раз больше. При этом кручение трубы незамкнутого профиля сопровождается сильным искажением плоскости поперечного сечения, как показано б 1 растет в несколько раз, Такой вид кручения называется стесненным. Общая теория расчета тонкостенных стержней, учитывающая отмеченные выше их особенности, разработана В. 3.
Власовым, А. А. Уманским и другими авторами ИО, 21, 261. Приступая к изучению теории кручения тонкостенных стерж- ней, прежде всего напомним некоторые общие положения, касаю° щиеся распределения напряжений при кручении. 1. Касательные напряжения Ю~ в поперечном сечении бруса в точках, расположенных у кон'- тура сечения, всегда направЛены по касательной к контуру.
Действительно, если напряжение было бы направлено под Углом к контуру„то его можно ф было бы разложить на две со- Рис. 1Л . ставляющие т' и т" «рис. 1.4, а). По закону парности касательных напряжений напряжению должно соответствовать равное ему напряжение т"' на наружной поВеРхности. Но так как наружная поверхность свободна от на' пря~кений, то т'" = О; следовательно, т" также равно пулю и Остается только касательное напряжение т, направленное вдоль контура, 2. Касательные напряжения в точках, расположенных вблизи Выступающих углов, равны нулю «рис.
1.4, б). Это положение аоказывается аналогично. На основании указанных положений можно составить некоторое представление о характере распределения касательных напряже- ний в поперечном сечении бруса прц кручеццн. Еще более ясное представление о распределении напряжений можно получить, используя аналогии кручения с некоторыми сц~угнми физцчсскцми явлениями. Широко применяются две ацалопш кручецця: гидродицамическая -и мембранная. Согласно гидродинамической аналогии, распределение касательных напряжений подобно распределению скоростей жидкости при ее вращательном движении в сосуде такой же формы, как поперечное сечение бруса.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
