Кинасошвили Р.С. 1960 Сопротивление (1075901), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Для того чтобы детали сооружений и машин, детали конструкций, не разрушаясь и не сильно деформируясь, могли выдерживать действующие на них нагрузки, онн должны быть сделаны из соответствующего материала и иметь необходимые размеры. Эти размеры деталей конструкций определяются расчетом. Созданием основ длн расчета на прочность деталей конструкций занимается наука, назывсЫман сопротивлением материалов. Определение размеров проектируемой де~али выполняется с учетом свойств материала, из которого предполагается изготовить деталь. Для рационального выбора материала и наиболее полного его использования надо иметь данные, характеризующие важнейшие свойства различных строительных материалов (сталь, чугун, дерево, бетон, камни и пр.). Здесь, прежде всего, имеются в виду данные, которые характеризуют прочность материала, т.

е. способность сопротивляться внешним нагрузкам, не разрушаясь. Экспериментальные исследования прочности материалов получили в настоящее время весьма широкое развитие. Сопротивление материалов, с одной стороны, связано с материаг. ведением и учением об испытании материалов, с другой введения !гл. г стороны, тесно связано с теоретической механикой. Сопротивление материалов опирается на законы и теоремы теоретической механики и использует ее положения, пока они не противоречат основным принципам и задачам сопротивления материалов. Для решения этих задач в сопротивлении материалов введен ряд новых понятий.

Важнейшие и основные из них — это понятия о деформации и напряжении. В теоретической механике твердые тела условно рассматриваются как абсолютно твердые, т. е. совершенно не изменяющие своей формы под действием приложенных к ним сил. Однако из опыта известно, что все твердые тела под действием приложенных к ним сил деформируются. Деформирование твердых тел под действием внешних снл является одним из их основных свойств. Кроме того, твердые тела обладают способностью противодействовать изменению относительного расположения своих частиц.

Это проявляется в возникновении внутри тела сил, которые сопротивляются его деформации и стремятся вернуть частицы в положение, которое они занимали до деформации. Силы эти называются внутренними силами или силами упругости; само же свойство твердых тел устранять деформацию, вызванную внешними силами, после прекращения их действия называется упругосглью. Мерой для оценки внутренних сил упругости служит так называемое напряжение(интенсивность внутренних снл; подробнее см. Э 4). Вполне упругими или абсолютно упругими называются телз, которые и после прекращения действия внешних сил полностью уничтожают вызванную ими деформацию. Совершенно неупругими называются тела, которые и после прекращения действия внешних сил полностью сохраняют вызванную в них деформацию.

В природе нет тел ни вполне упругих, ни совершенно неупругих. Однако такие материалы, как сталь, дерево и др., но своим свойствам достаточно близко стоят к совершенно упругим телам. Но и эти,материалы могут считаться совершенно упругими лишь ло определенных пределов нагру>кения, устанавливаемых для них опытом. За этими пределами после улаления лействовавших внешних сил в телах остается деформация, которой нельзя пренебречь. Деформация, полностью исчезающая после прекращения действия внешних снл, называется упругой деформацией. й !1 нАукА — сопРОтивлеиив НАтеРиАлов Неисчезающая деформация называется остаточной или пллслгической ДЕфОрМацИЕй. При проектировании частям конструкций придают, как правило, такие геометрические размеры, при которых в них не возникали бы остаточные деформации.

Внешние силы, действующие на твердое тело, как сказано выше, вызывают в нем внутренние силы, противодействующие внешним. Так, например, если внешние силы будут растягивать твердое тело, то внутренние будут противодействовать этому растяжению; между отдельными частицами твердого тела станут действовать силы взаимного притяжения. С увеличением внешних сил увеличиваются н внутренние силы. Увеличение внутренних сил для каждого материала может происходить только до известного предела, характерного для э~ого материала. Внешние силы могут оказаться столь большими, что внутренние силы тела при данных его геометрических размерах не смогут их уравновесить, и тело разрушится.

Теперь, ознакомившись с понятиями о деформации и внутренних силах упругости, мы можем сказать полнее о задачах сопротивления материалов. А именно: в сопротивлении материалов устанавливаются для различных случаев действия внешних сил математические соотношения межлу внешними силами, геометрическими размерами деталей конструкций, возникающими силами упругости и деформациями. Пользуясь этими соотношениями и характеристиками прочности материалов, определяют необходимые размеры проектируемых деталей конструкций. При установлении этих соотношений лелаются некоторые допущения н ограничйния. Эти допущения и ограничения необходимы потому, что нельзя охватить в целом все особенности изучаемых явлений. Г!регкде всего, материал, из которого изготовляются конструкции, считается непрерывным, олнородным во всех точках тела и обладающим во всех направлениях одинаковыми свойствами.

Последнее свойство материала называется изотропностью. Действительно, некоторые конструкционные материалы, как, например, литой металл, обладают большой однородностью (чугун в данном случае является исключениеы). Другие материалы, как, например, дерево, обладают меньшей однородностью в сравнении с металлами. Чем более однороден материал н чем более одинаковы его свойства по всем напра- Введение (гл. ~ влениям, тем лучше получается совпааение результатов теории с опытом.

В сопротивлении материалов, как правило, рассматриваются только те задачи о поведении тел под действием внешних нагрузок, когда деформация мала по сравнению с размерами тела. Это позволяет пренебречь изменениями (происходящими вследствие деформаций) в расположении действующих на тело снл. Кроме перечисленных допущений, в сопротивлении материалов принимаются другие допущения, о которых будем говорить в соответствующих местах курса. При выборе мзтериалз и определении форм и размеров деталей конструкций принимается во внимание ряд основных соображений: условия, в которых будет работать проектируемая деталь, требования к ее прочности, долговечности и экономичности. В некоторых случаях к проектируемым чзстям конструкций предъявляются еше и другие специальные требования; например, при проектировании деталей самолета и авиационного двигателя таким специальным требованием является минимальный вес.

Разные требования, конечно, предъявляются к временным сооружениям, строящимся, скажем, на время войны, и к сооружениям, строящимся на многие годы. Некоторые из требований, предъявляемых к конструкции, находятся во взаимном противоречии, например прочность, легкость и экономичность. Так, увеличивая толщину с~сики цилиндра поршневого авиационно~о двигателя, увеличивают прочность, надежность цилиндра, но зато вес его получается большим; или коленчатый вал того же двигателя из-за требований легкости высвертивается, вал делается легче, но обработка, а аначнт, и полная стоимость его удорожаются.

Противоречивость этих требований является одним из побудителей развития науки о сопротивлении материалов. При выборе материала и установлении размеров частей проектируемой констр> кпии необходимо одновременно учитывать все требования, предъявляемые к конструкции, как основные (прочность, долговечность, экономичность), так и специальные. Без знания основ сопротивления материалов нельзя построить даже го=ложной машины, отвечающей техническим требованиям, предъявляемым к каждой конструкции.

кллсснвнклция внвшн х ин.> В сопротивлении материалов опыт и теория тесно увязаны между собой; наука эта является одновременно теоретической н опытной. Все теоретические предположения и выводы проверяются практикой, и только после подтверждения нх правильности онн принимаются для использования.

Опыт приходит па помощь теории и в том случае, когда теория не может рззрешнть вопроса вследствие его чрезмерной сложности. С развитием техники нзука о сопротивлении материалов приобретает все большее значение. Древние строители, не имея еще теории, руководствовал>шь только грубым опытом, копируя известные образцы; нх сопру>кения отличались громоздкостью и строились иногда целые века. С развитием в ХНП веке международной морской торговли, металлургии, горного дела появилась необходимость решать более сложные вопросы прочности судов и сооружений. Старые методы, стали недопустимыми. К этому времени обычно относят начало развития науки о сопротивленни материалов. Первые исследования в области прочности были начаты Галилео Галилеем в первой половине ХНП века.

Характеристики

Список файлов книги