sem_11 (817235), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Кроме сопротивления материалов в механику деформируемого твердого тела входят: теорияупругости, теория пластичности и ползучести, теория сооружений, строительная механика, механика разрушения и др.Прочность – способность материала (образца, детали, элементаконструкции…) не разрушаясь сопротивляться действию внешних сил.Часто под прочностью понимают способность сопротивляться развитиюпластических деформаций под действием внешних сил. Целью расчета напрочность является определение размеров деталей или величины внешнихнагрузок, при которых исключается возможность разрушения элементаконструкции.Жесткость – способность конструктивных элементов деформироваться без существенного изменения геометрических размеров.
Цельюрасчета на жесткость является определение нагрузок и размеров деталей,при которых исключается возможность появления недопустимых с точкизрения нормальной работы конструкции деформаций.Устойчивость – способность конструктивного элемента сохранять под нагрузкой первоначальную форму равновесия. При потере устойчивости возникает продольный изгиб – изгиб первоначально прямолинейного стержня под действием центрально приложенных продольных сжимающих сил.Выносливость или циклическая прочность – способность материала противостоять усталости.Усталость – процесс постепенного накопления повреждений поддействием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств,образованию трещин, их развитию и разрушению.Надежность – свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.Долговечность – свойство элемента или системы длительно сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при определенных условиях эксплуатации.В теоретической части сопротивление материалов базируется наматематике и теоретической механике, в экспериментальной части – на6физике и материаловедении и применяется при проектировании машин,приборов и конструкций.
Обе части, относящиеся к этой науке, имеют одинаково большое значение. Практически все специальные дисциплины подготовки инженеров по разным специальностям содержат разделы курсасопротивления материалов, так как создание работоспособной новойтехники невозможно без анализа и оценки ее прочности, жесткости и надежности.Задачей сопротивления материалов, как одного из разделов механикисплошной среды, является определение деформаций и напряжений в твердом упругом теле, которое подвергается силовому или тепловому воздействию. Сопротивление материалов базируется на ряде гипотез геометрического или физического характера.
Такой метод позволяет получить, хотяи не во всех случаях, вполне точные, но достаточно простые формулы длявычисления напряжений.1.2. ГИПОТЕЗЫ И ДОПУЩЕНИЯ,ПРИНЯТЫЕ В СОПРОТИВЛЕНИИ МАТЕРИАЛОВ1. Гипотеза сплошности и однородности — материал представляет собой однородную сплошную среду; свойства материала во всех точках тела одинаковы и не зависят от размеров тела. Атомистическая теория дискретного строения вещества во внимание не принимается. Гипотезапозволяет не учитывать особенности кристаллической структуры металла,разный химический состав и прочностные свойства связующего и наполнителей в пластмассах, бетонах (щебень, песок, цемент), наличие сучков вдревесине.2.
Гипотеза об изотропности материала – физико-механическиесвойства материала одинаковы по всем направлениям. В некоторых случаях предположение об изотропии неприемлемо, материал является анизотропным. Так, анизотропными являются древесина, свойства которойвдоль и поперек волокон различны, а также армированные (композиционные) материалы.3. Гипотеза об идеальной упругости материала – тело способновосстанавливать свою первоначальную форму и размеры после устранения причин, вызвавших его деформацию.4. Гипотеза о совершенной упругости материала – перемещенияточек конструкции в упругой стадии работы материала прямо пропорциональны силам, вызывающим эти перемещения (справедлив закон Гука).В действительности реальные тела можно считать упругими только до определенных величин нагрузок, и это необходимо учитывать, применяяформулы сопротивления материалов.5. Гипотеза Бернулли о плоских сечениях – поперечные сечения,плоские и нормальные к оси стержня до приложения к нему нагрузки, ос-7таются плоскими и нормальными к его оси в деформированном состоянии;при изгибе сечения поворачиваются не искривляясь.6.
Принцип Сен-Венана – в сечениях, достаточно удаленных отмест приложения нагрузки, деформация тела не зависит от конкретногоспособа нагружения и определяется только статическим эквивалентомнагрузки. Резко выраженная неравномерность распределения напряженийпо сечению 2-2, показанная на рисунке, постепенно выравнивается (сечение3-3) и на удалении, равном ширине сечения (сечения 4-4 и 5-5), исчезает.FhF12123344h5120,5F12FA2FAF1133F0,7A1,51144FA5FA55А – площадь поперечного сеченияРис. 1.1.
Распределение нормальных напряжений в поперечных сеченияхстержня при растяжении сосредоточенной силой7. Принцип Д’Аламбера – если к активным силам, действующим наточки механической системы, и реакциям наложенных связей присоединить силы инерции, то получится уравновешенная система сил. Принциписпользуется в расчетах на прочность при динамическом действии сил.8. Принцип независимости действия сил (принцип суперпозиции) –результат воздействия нескольких внешних факторов равен сумме результатов воздействия каждого из них, прикладываемого в отдельности,и не зависит от последовательности их приложения. Это же справедливои в отношении деформаций.9.
Принцип начальных размеров (гипотеза о малости деформаций) – деформации в точках тела настолько малы по сравнению с размерами деформируемого тела, что не оказывают существенного влияния на8взаимное расположение нагрузок, приложенных к телу. Допущение применяют при составлении условий статики, считая тело абсолютно твердым.10. Допущение об отсутствии начальных внутренних усилий втеле до приложения нагрузки. Почти во всех реальных деталях и элементах конструкций указанное допущение полностью не выполняется. Внутренние напряжения возникают в деревянных конструкциях вследствие неравномерного высыхания; в стальных и чугунных отливках – вследствиенеравномерного охлаждения; в стальных деталях – вследствие термической (закалка…) и механической (шлифование…) обработок.
Формирование колесных пар для железнодорожных вагонов осуществляют путем запрессовки колес на ось. За счет натяга создаются напряжения в ступицеколеса и подступичной части оси.Замечание о точности расчетов и округлении результатов. Сучетом изложенных гипотез и допущений, а также разбросов результатовэкспериментов по определению механических свойств, точность инженерных расчетов не превышает 3–5 %. В некоторых случаях погрешность10–15 % считают приемлемой. На практике, если нет специальных указаний, результат округляют до трех значащих цифр.
Например, результат568 234 следует округлить до 568 000, а результат 0,00237648 – до 0,00238или 2,38·10-3.1.3. Типы схематизаций,используемые в сопротивленииматериаловЖелезнодорожный вагонРеальный объект – исследуемый элемент конструкции, взятый с учетом всех своих особенностей: геометрических, физических, механических и других.аРасчет реального объектаявляется или теоретически невозможным, или практически неприемлемым по своей сложности.
Поэтому в сопротивлении материалов используют расчетные схемы,в которых применяют упрощения,облегчающие расчет.FFПролёт балкиКонсольКонсольРис. 1.2. Пример реальной конструкции (а)и соответствующей ей расчётной схемы (б)бРасчетная схема – идеализированная схема, отражающая наиболеесущественные особенности реального объекта, определяющие его поведение под нагрузкой. В зависимости от постановки задачи и требуемой точности ее решения для одной и той же конструкции может быть предложе-9но несколько расчетных схем. Так же и одна расчетная схема может соответствовать различным конструкциям.Основная цель сопротивления материалов – создать практическиприемлемые простые приемы (методики) расчета типовых наиболее частовстречающихся элементов конструкций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
