Писаренко Г.С. Сопротивление материалов (Г.С. Писаренко - Сопротивление материалов)

Сопротиваеиие иапериалов: Учебиик дли вузов ~ Под обид. ред. акад. ЛНУССР Г. С„Писаренко. — 4-е изд., перераб. и доп.— Киев: Вкпб школа. Головное изд.во, 1979. — 696 с. 30106. ЯО5666666 В учебнике освешень1 основные вопросы сопротивлении материалов Отрзжзкхцие совре~ценщ~й уровеи1 науки н техники„ДОстз т~чно подробно изложены Обшие методй Определении перерешений н иечОд сил~ вопросы упрЯ"нх колебаний, расчети при деистВни повторно-переменйих и ударних ияГрузок. ПриВедены злементь| теории тонкостенных оболочек, дано большое количество детально разобранных прииеров. Обновлен и дополнен Матер~~л по иетодам расчетов. Дополнены также справочные дащиае. Дли студентов Всех фон обучении машиностроительных специальностей технических вузов. 'Табл.

28, Ил. 666. Список литл 20 нззв. ПРЕДИСЛОВИИ Задачи научно-технического прогресса нашей страны на 10-ю аятилетку, намеченные решениями ХХ'Ч съезда КПСС, вызывают необходимосгь и Дальше Пов~ша~~ качество ПОДГО~О~К~ научных н инженерных кадров, способных р~~а~~ сложные проблемы.

Успех пОдГОтОВки этих кадрОВ В значительнОЙ степени зависит От наличия соответствующих средств Обучения„и в частности учебников и учебных пособий. Настоящий учебник иаписан с учетом многолетнеГО Опыта пре. подавания курса сопротивления материалов в Киевском политехническом институте, а также использования первых трех изданий книги (1963, И67 и 1973 гг.). Учебник имеет ряд Особенностей, отличающих его от болыпинства учебникОВ, ранее изданных друГими авторами. УчитыВВЯ затруднения, которые испытывают студенты при и~учении курса и преследуя цель равномерно распределить домашние расчетно проектировочиые Работы, ав~оры сочли целесообразным ~~менить обычно принятую последовательность излож~н~я материала. В частности, такой раздел, как 4геометрические характеристики плОских сечений», носящий вспомогательный характер, помещен в начале курса, что позволяет уже в первые дни выдавать студентам домаш~ее расчетно-проектировочное задание.

Затем в самостоятельную ГлаВу Выделены вопросы пострОения зпюр Внутренних усилнй— раздел, усВоение котороГО вызывает у студентов Определснные труд ти. С1 6 О' ь книги т та е В, что Решение основных задач сопротивления материалов в ней излагается по единому плану: сначала рассматривается статическая сторона задачи, затем — геометрическая, физическая и, наконец, их синтез. В настоящем учебнике нашли отражение такие важные для 'тудентов машиностроительных и политехнических Высших учебчых заВедений разделы, как кОлебаниЯ, усталОсть, а также расчеты фи деЙС~~~~ ударных нагрузок. Авторы ~~р~~~~ис~ создать такОЙ чебник„который в м~~~~мал~ной степени был бы интересен и поезен студентам.

СУДЯ по Опыту использованиЯ трех преДЬЩЯЦих 'Рний, нос~вал~иная а~дача в известнОЙ степен~ решена. По-Вимому, этому способствовало Обилие примеров Расчетов и Решен.х задач по всем без исключения разделам курса, а также емление в рамках студенческого курса в какой-то мере отразить СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РВЗВИГИЯ УЧЕНИЯ О ПРОЧНОСТИ В иижЕИЕр НОМ ДЕЛЕ. $~нига рассчитана на максимальное число учебных часоВ по про грамме для студентовмашиностраительных спепиальностей технических ВузоВ. В то же время ею моГут пОльзоваться стуДенты и других специальностей, так как материалы, предусмотренные любой программой, в компактном виде изложены в соответствующих Главах и параГрафах.

При подготовке четвсртОГО издания ВВтОры уточнили некоторые пОлОжения, Внесли дОНОлнения, продиктОВанные динамичным развитием учения о прочности и новыми тенденннями в методике преподавания в высшей школе. В частности, авторы сочли несбход ым В чи парагр Ф О малоц ловой ул ало ти, имея В ду практическую Важность этой характеристики материалов при реп№нии заДач механики Деформируемого тВерДОГО тела. Авторам представлялось Важным В курсе сопротивл(ния материалОВ ОсВетить современные проблемы прочности которые МОГут заи нтересовать учащуюся молодежь, приобщающуюся к научной работе со 2 — 3-Го ГОда Обучения В институте.

В заключение авторы считают сВОим ДолГОм Выразить блаГО- дарнОсть сотрудникам кафедры сопротивления материалов КПИ и Института проблем прочности АН УССР за полезные рекомендации, котОрьй учтены при подготовке учебника. Авторы искренне признательны Е. Е. Зелешок, Л. А. Тют(онник, В. С. Носальскому, Н. С. Мишиной за Оказанную помощь при подготовке книги. Все Отзывы и пожеланиЯ прОсим напраВлЯть пО адресу: 252бб4, Виа-Я, Хоа юк я, 7, Гоманое да е амо и довели" Объеданенал аВнща а(котю.

СопротиВлением материзлОВ называют $$зуку Об инженерных методах Расчета нз прочнОсть, жесткость и устОЙчиВос'Гь элсментоВ машин и сооружений. В процессе эксплуатации машин и сОоружений их элеме$ггы (стержни, балки, пластины, болты, заклепки и др.) в той или иной Сте~ен~ участвуют в работе КО$$струкцин и подвергаются ДеЙс~в~ю различных сил — нагрузок, Для обеспечения нормальной работы конструкция должна удовлетворять необходимых$ условиям проч ности, жесткос*и и устойч~вос~и. Под прочностью понимают способность конструкции, ее частей и деталей Выдерживзть Определенну$О нзГрузку не разрушаясь. $$од жеог$коапьв подразумевают способность конструкции и ее ЭЛЕМЕНТОВ ПРОТИВОСТОЯТЬ ВНЕШНИМ НЗГРУЗКЗМ В ОТНОШЕНИИ ДЕфОРМЗ- ции (изменения формы и размеров).

При заданных нагрузках деформации не дОлжны преВьппзть определен$$ОЙ Величины, устзнзВ- лиВземОЙ В соотВетствии с требовз$$иями, преДъявлЯсмыми к кОН- струкции. Усто$$чае$стью называют способность конструкции или се элементов сОхрзнять Определенну$О начальную форму упругого рзвнО- ВЕСИЯ.

Чтобы конструкция в цел~~ отвечала требовз$$иям прочности, жесткости н устойч$$вости, а следовательно, была надежной в эксплуатации„ необходимо придать ее элементам наиболее рациональ- ну$О форму и, знзЯ сВОЙстВВ материалов, из кОГОрь$х Они будут из- ГОТОВЛЯТЬСЯ, ОПРЕДЕЛИТЬ СООТВЕТСТВУЮЩИЕ РЗЗМСРЫ В ЗЗВИСИМОСТИ от величины и характера действующих сил. На первый взГляд может показаться, что для $$адеж$$ого сопротивлен$$я элементОВ кОнструкции Внешним нагрузкам достаточно увеличить их размеры.,цей$ствительно, иногда это приводит к желаемым Результатам.

ОДизко В тех случаях, кОГдз собствен$$ь$Й Вес СОСтавЛяЕт СущЕСтВЕННуЮ ЧаСтЬ дЕИСтВуЮщсй На КОНСтруКцИЮ НаГрузки1 увеличение Размеров ее элеме$$тове а значит и ВесзФ не приВедет к увеличению прочности. Увеличение размеров движущихся деталей механизмов и машин приВодит к Возрастанию сил инерции~ УВЕЛИЧИВЗЕТ НЗГРУЗКУ, 3 ЭТО $$ЕжЕлатслЬНО, ПОСКОЛьку также моЖЕТ пРивести к разрушени$о. Увеличение размеров, не ВызВзнное требоВзниями надежности работы конструкции, при~~д~~ к излишнему расходу материалов и повышению ее стоимосги.

Машины и сооружения нужно строить прочными и надежными в эксплуатации, но, в то же время, легкими и дешевыми, Сопротивление ма~ериалов решает указание задачи прочности, основываясь как на теоретических, так и на опытных данных, имеющих в этой науке одинаково важное значение. В теоретической части этз наука базируется нз теоретической механ~ке и математике а В экспериментальной — нз физике и материаловедении. Сопротивление материалов является исключительно важной общеинженерной наукой, необходимой для формировании инженеров любой специальности. Без фундаментальных знаний в этой области невозможно создать такие конструкции, как различного рода машины и механизмы, гражданские и промышленные сооружения, мосты„линии электропередач и антенны, ангары, корабли, самолеты и вертолеты„турбомашины, электрические машины, агрегаты атомной энергии, ракетной и резктиВной техники и Др.

Таким образом, сопротивление материалов — это наиболее общая наука о прочности машин и сооружений. ОДнзко онз не исчер" пывает всех вопросов механики деформируемых тел. Этими вопросами занимается ряд других смежных дисциплин: строительная механика стержневых систем, теория упругости и теория пластичности.

Между указанными дисциплинами нельзя установить строгой границы. Основная же роль при решении задач прочности принадлежит сопротивлению материалов, При всем разнообразии ~идов конструктивных элемен~ов, Встречающихся В сооружениях и мап|инах, их можно свести к сравнительно небольшому числу основных форм.

Тела„имеющие эти основные формы, и Являются объектами расчета на прочность, жесткосп и устойчивость. К ним относятся стержни, оболочки, пластинки и массивные тела. СьжцясдАМ, или б~щбм,, называется тело, у которого один размер (длина) значительно превышает два других (поперечных) размера (рис.

1, и). и машинах и сооружениях встречаются стержни кзк прямолинейные (рис. 1, й), тзк и криволинейные (рис. 1, б), кзк призмзти" ческие (рис. 1, а), так и переменного сечения (рис. 1, а). Примерами прямых стержней являются Валы, оси, балки. Примерами кривых стержней могут служить грузоподъемные крюки, звенья цепей и др. Стержни, у которых толщина стенки значительно меньше габаритных размеров поперечйого сечения, называют тонкостенными (рис. 1, ф В настоящее время они широко применяются в строительных конструкциях, судо- и Особенно в авиастроении. Обвкмки представаяет собой тело, ограниченное крнвоаинейиымй поверкиостями, располоыенными иа блиаком расстоянии друг От друга.

ПОВЕрХНОСтЬ, КОТОраЯ ДЕЛИТ ТОЛЩИНУ ОбОЛОЧКИ На раВНЫЕ ЧЗСТИ, называется срединноЙ. По форме Ср~ди~~оЙ поверхности различают ОболОчки цилиндричсские (рис. 2, й), кОнические (рис. 2, б), сферические (рис, 2„а) и др. К оболочкам относятся неплоские стенки ТОНКОСТЕННЫХ РЕЗЕРВУЗРОвв Ко~л~в, КУПОЛЗ ЗДЗПИЙ, ОбШИВКЗ фЮЗЕ- ляжа, крыла и других частей летательных аппаратов„корпуса под- ВОДНЫХ ЛОДОК И Т. Д, Если срединная поверхность представляет собой плоскость, то расчетный объект называют лласыииклй (рис.

й, г). Встречакися пластинки круглые Срис. 2, ду, прямоугольные Срис. й, гт и других ертаний. К пл и т ут быть О ы ские д ща и крышки резервузровт перекрытия инженерных сооружений, д~ски турбомашин и т. п. '1"ела, у которых все три размера Одного порядка, называют уукуссизрзуши пй.*ящиб. Е ним ~~носятс~ фундаменты сооружений, подпОрные стенки и т. и. В сопротивлении мэтеризлОВ задачи, кзк праВилО, решаются простыми математическими методами с приВлечением упрощающих гипотез и использованием экспериментальных данных; решения при атом доводят до расчетных формул, пригодных для применения В инженерноЙ практике. Возникновение науки О сопротивлении материалов связывают с именем знзменитОгО итальянскогО ученого Галилео Галилея (1564 — 1642), проводившего опыты по изучению прочности, хотя истОки атой 1!зуки мы Видим уже В творениях ВеликО1О Леонарда дз Винчи.

В 1678 г. английский учений Роберт Гук (1635 — 1703) установил Закон дефармиравания упругих тел„согласно которому деформация упругого тела пропорциональна действующему на нега усилию, 3тот аакон является основным в теории сопротивления материалов. Быстрое рззВитие науки О сопротивлении материалов началось в конце ХИН ст. в связи с бурным прогрессом промышленносги и транспорта.