 |
Внешние силы и их классификация. Типы опорных закреплений.
|
|
|
|
Цель и задачи курса «Механика материалов» по изучению напряженно-деформированного состояния и работоспособности инженерных конструкций.
Механика материалов ― наука о прочности, жесткости и устойчивости типовых, наиболее часто встречающихся элементов инженерных конструкций. Цель дисциплины ― теоретическая и практическая подготовка для проведения расчетов на прочность, жесткость, устойчивость.
Цели и задачи -теоретическая и практическая подготовка для проведения расчетов на прочность, жесткость, устойчивость и изучения последующих дисциплин;
развитие инженерного мышления студента;
формирование фундамента инженерных знаний на основе изучения достижений мировой и отечественной науки и техники;
формирование установки на практическое внедрение полученных студентами знаний в их профессиональной деятельности и других сферах жизни общества.
Задачи дисциплины ― овладение теоретическими основами и практическими методами расчетов на прочность, жесткость и устойчивость элементов конструкций.
Виды простых деформаций: растяжение, сжатие, изгиб и кручение.
Деформация - это всякое изменение формы и размеров. Простым деформациями являются растяжение, сжатие, изгиб и кручение. Всякая простая деформация представляет собой то или иное сочетание двух деформаций линейного УДЛИНЕНИЯ ИЛИ УКОРОЧЕНИЯ и углового сдвига. Таким образом, при воздействии внешних сил почти всегда происходит деформация. Если деформации малые, то скорее всего, имеют упругий характер, а большие деформации – необратимы (пластические) вплоть до разрушения. Деформация сопровождается изменением внутренних сил. Деформация в механике является относительной безразмерной величиной. Также деформации могут изменяться в процентах (в металлах упругие деформации до 0,2%, а пластические от 0,2 и выше).
|
|
|
Объекты, изучаемые в курсе «Механика материалов». Понятие о стержне, оболочке, пластине, массиве.
Стержень – тело, у которого один размер (длина) значительно превышает два других размера.
Оболочка – это тело, ограниченное двумя криволинейными поверхностями, у которого один размер (толщина) много меньше двух других размеров.
Пластина – это тело, ограниченное двумя параллельными плоскостями.
Массивное тело – тело, у которого все три размера имеют один порядок.
Методика решения задач в курсе «Механика материалов».
Основные понятия механики материалов опираются на законы и теоремы теоретической механики и в первую очередь на законы статики и динамики, без знания которых изучение данного предмета становится практически невозможным. Механика материалов, отличие от теоретической механики, рассматривает задачи, где наиболее существенными являются свойства, деформируемых тел. Необходимость довести решение каждой практической задачи до некоторого числового результата заставляет в ряде случаев прибегать к упрощающим гипотезам ― предположениям, которые оправдываются в дальнейшем путем сопоставления расчетных данных с экспериментом.
Механика материалов принадлежит к прикладным наукам, изучение которых невозможно без систематического решения задач, способствующих пониманию и закреплению теоретического материала. Неправильный расчет на прочность, жесткость и устойчивость самого незначительного, на первый взгляд, элемента конструкции может повлечь за собой очень тяжелые последствия ― привести к разрушению конструкции в целом. При проведении подобных расчетов необходимо стремиться к сочетанию надежности работы конструкции с ее экономичностью, добиваться требуемой прочности, жесткости и устойчивости при наименьшем расходе материала (наименьшей стоимости). Перед решением каждой задачи требуется выписать полностью ее условие с числовыми данными. Решение задачи должно сопровождаться краткими, последовательными и грамотными, без сокращения слов объяснениями. Результаты всех вычислений должны иметь единицы измерения.
|
|
|
Основные гипотезы и допущения, принятые в курсе «Механика материалов».
1. Гипотеза о малости деформации (гипотеза относительной жесткости материала).
2. Гипотеза о совершенной упругости материала.
3. Гипотеза о линейной зависимости между деформациями и нагрузками.
4. Гипотеза плоских сечений.
1–е допущение. Материал конструкции является однородным, т.е. его свойства одинаковы во всех точках.
3–е допущение. Материал конструкции изотропен, т.е. его свойства по всем направлениям одинаковы.
4–е допущение. В теле до приложения нагрузки нет внутренних усилий.
5–е допущение или принцип независимости действия сил.
Внешние силы и их классификация. Типы опорных закреплений.
Нагрузки, действующие на сооружения и их элементы, представляют собой силы или пары сил (моменты), которые могут быть сосредоточенными или распределенными.
Сосредоточенная нагрузка – это сила, действующая на относительно небольшой площадке. Например, давление колеса вагона па рельс.
Распределенные нагрузки могут быть поверхностными (например, давление воды или пара на стенки сосуда) и объемными (например, сила тяжести, сила инерции).
И сосредоточенные и распределенные нагрузки могут быть статическими и динамическими. Статической называют нагрузку, которая медленно изменяется во времени, так что возникающими при этом ускорениями можно пренебречь. При действии статических нагрузок колебания сооружений пренебрежимо малы.
Динамическими называют нагрузки, изменяющиеся во времени с большой скоростью (например, ударные нагрузки). Действие таких нагрузок сопровождается возникновением колебаний сооружений. При колебании же вследствие изменения скорости колеблющихся масс возникают силы инерции, величина которых может во много раз превосходить те же нагрузки, приложенные статически. Поэтому динамические нагрузки значительно опасней с точки зрения прочности конструкций чем статические.
|
|
|
Некоторые динамические нагрузки могут многократно повторяться во времени по какому-то закону. Например, зуб зубчатого колеса испытывает нагрузку лишь находясь в зацеплении, а при выходе из зацепления нагрузка исчезает, и это происходит с каждым новым поворотом колеса. Такие нагрузки называют повторно-периодическими или циклическими. Это самый опасный для материала вид нагрузки, так как разрушение происходит при относительно меньших напряжениях из-за образования трещины усталости.
Нагрузки, кроме того, могут быть постоянными (например, собственный вес сооружения) и временными (например, поезд на мосту).
Наиболее часто встречаются: шарнирно-подвижная опора, шарнирно-неподвижная опора и жесткое защемление, или заделка.
В шарнирно-подвижной опоре возникает одна опорная реакция, перпендикулярная опорной плоскости. Такая опора лишает опорное сечение одной степени свободы, то есть препятствует смещению в направлении опорной плоскости, но допускает перемещение в перпендикулярном направлении и поворот опорного сечения.
В шарнирно-неподвижной опоре возникают вертикальная и горизонтальная реакции. Здесь невозможны перемещения по направлениям опорных стержней, но допускается поворот опорного сечения.
В жесткой заделке возникают вертикальная и горизонтальная реакции и опорный (реактивный) момент. При этом опорное сечение не может смещаться и поворачиваться. При расчете систем, содержащих жесткую заделку, возникающие опорные реакции можно не определять, выбирая при этом отсеченную часть так, чтобы заделка с неизвестными реакциями в нее не попадала. 
|
|
|
