ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предмет сопротивления материалов (II). 2. Нагрузки и их классификация из "Краткий курс сопротивления материалов Издание 2 " Предлагаемый вниманию читателей курс сопротивления материалов назван кратким, так как его содержание обеспечивает лишь уровень элементарной грамотности в вопросах расчетов прочности, обязательный, по мнению автора, для каждого инженера на современном этапе развития техники. Применяемые в предлагаемом курсе методы исследования не требуют специальной физико-математической подготовки, что делает его доступным для достаточно широкого круга читателей. Автор не ставил себе цели привести этот курс в точное соответствие с той или иной из утвержденных программ преподавания сопротивления материалов в высших технических учебных заведениях. Тем не менее он надеется, что предлагаемый курс может быть с успехом использован и для преподавания. С целью обеспечения наибольшего удобства такого применения некоторые параграфы выделены петитом, а также рассмотрено некоторое (достаточно ограниченное) число примеров применения излагаемой теории к решению практических задач. С целью сокращения объема иниги автор отказался от помещения в ней справочных данных. При ограниченном объеме они неизбежно оказались бы недостаточно полными и поэтому не смогли бы удовлетворить практических запросов в той же мере, в какой это достигается специальными справочниками. Не приводятся и литературные ссылки и справки, так как излагаемые в курсе вопросы настолько широко освещены в специальной и учебной литературе, что указатель литературы оказался бы по объему чрезмерным. [c.10] Вопрос о прочности элементов конструкций возникает в связи с тем, что в условиях сооружения и эксплуатации они подвергаются внешним воздействиям на них передаются внешние силы, возникающие в результате взаимодействия с другими телами, они подвергаются нагреву или охлаждению, трению со стороны соприкасающихся с ними движущихся тел, набуханию или усадке под влиянием окружающей среды, коррозии и т. п. [c.11] МЫ будем в дальнейшем называть деформацией, а тела, способные получать деформации, — деформируемыми телами. Опыт показывает, что все реально существующие тела являются деформируемыми. Так, при воздействии приложенных к нему внешних сил любое тело получает деформацию, величина, характер и вид которой зависят от формы и размеров тела, от способа приложения внешних сил и их величины, а также от свойств материала этого тела. При прочих равных условиях возрастание величины внешних сил сопровождается возрастанием деформаций и изменением их характера. В то время, как при малых нагрузках деформации имеют в основном обратимый харакетр, при больших нагрузках они становятся по преимуществу необратимыми или, как их принято называть, остаточными. Нарастание остаточных деформаций заканчивается разрушением. [c.12] Естественно, что первой задачей обеспечения прочности проектируемой конструкции является получение гарантии против ее разрушения при действии на нее определенных внешних сил. Однако в большинстве случаев приходится считаться не только с опасностью разрушения, но и с величиной деформаций и их характером. Чрезмерные деформации могут совершенно изменить условия работы конструкции и исключить возможность выполнения ею своего назначения в полной мере. Так, например, при большой деформации суппорта токарного станка невозможно обеспечить необходимую точность обработки детали, вытачиваемой на этом станке. Большие деформации конструкций моста делают невозможным пропуск нагрузки с нормальной скоростью, в результате чего приходится ограничивать скорость движения по мосту. Таким образом, вопрос о проверке прочности следует рассматривать в более широком смысле, понимая под его решением обеспечение не только прочности против разрушения, но и определенной величины и характера деформаций. Для этого, очевидно, необходимо знать не только обстоятельства, связанные с разрушением тел, но и иметь представление о всем процессе деформирования. [c.12] НИЯ тел, связанные с такого рода движением. Тем не менее основным остается именно вопрос о движении (деформации) и силах, действующих на тело и его части в процессе деформирования. В такой постановке изучение деформаций тел является предметом раздела механики, который естественно назвать механикой деформируемых тел. Раздел механики деформируемых тел, изучающий вопросы прочности элементов конструкций, называется сопротивлением материалов. [c.13] Сопротивление материалов изучает процессы деформирования и разрушения тел с целью установить расчетные методы оценки прочности элементов конструкции. [c.13] Эти методы могут быть охарактеризованы следующим образом. На основании исследования процессов деформации и разрушения определяют состояние элемента конструкции, при котором произойдет его разрушение или деформации получат недопустимую величину и примут нежелательный характер опасное или предельное состояние). Вместе с тем устанавливают и величины, которые могут численно охарактеризовать это состояние для различных материалов при различных внешних воздействиях (расчетные характеристики прочности и деформируемости материалов). Используя эти характеристики, путем расчета определяют нагрузку или иное внешнее воздействие, соответствующее предельному состоянию предельная нагрузка, предельное внешнее воздействие). Исходя из предельной нагрузки предельного внешнего воздействия), устанавливают нагрузку внешнее воздействие), которая не должна быть превышена в процессе изготовления и эксплуатации конструкции допускаемая нагрузка, допускаемое внешнее воздействие). При известной допускаемой нагрузке допускаемом внешнем воздействии) оказывается возможным установить, является ли действующая на заданный элемент конструкции нагрузка допускаемой произвести проверку прочности и деформируемости), или же подобрать геометрические размеры элемента из заданного материала так, чтобы действующая на него нагрузка не превосходила допускаемой провести подбор сечения элемента). [c.13] Процессы же разрушения достаточно полно изучены пока в сравнительно узком классе случаев подробнее об этом будет сказано в главе 4. [c.14] Расчетные характеристики материалов, выбираемые на основании теоретических соображений сопротивления материалов, практически определяются по методам отрасли материаловедения, называемой испытание материалов. Эти методы широко используются и при постановке специальных опытов для построения эмпирических и полуэмпирических расчетных зависимостей и проверки теоретических результатов. [c.14] Таким образом, теоретическими основами сопротивления материалов являются физика твердого тела и механика сплошных деформируемых тел, в частности, теория упругости и пластичности в экспериментальной своей части сопротивление материалов тесно соприкасается с испытанием материалов. [c.14] Не следует, однако, думать, что в своей теоретической части сопротивление материалов просто повторяет выводы механики сплошных сред. Эти выводы, относящиеся не к реальным телам, а к расчетной модели названных тел, далеко не во всех случаях представляются для сопротивления материалов вполне точными и достоверными. Отсюда возникает одна из важнейших задач сопротивления материалов — анализ применимости и надежности результатов, полученных по методам механики сплошных сред, для расчета элементов реальных конструкций и экспериментальная проверка как предпосылок теоретических построений, так и результатов последних. [c.14] Ввиду этого сопротивление материалов не ставит своей задачей получение и использование совершенно точных с точки зрения механики сплошных деформируемых тел результатов и в ряде случаев довольствуется лишь допустимыми в расчетной практике приближениями, достигаемыми путем применения относительно несложного математического аппарата. С этим связана другая важная задача сопротивления материалов — установление достаточно достоверных допущений, позволяющих облегчить расчеты, проверка надежности этих допущений, оценка точности расчета и значений возможных погрешностей для проектируемой конструкции. Решение этой задачи может осуществляться как путем анализа точных решений механики сплошных деформируемых тел, так и путем сопоставления расчетных результатов с экспериментальными. Так, например, изучая решения задач механики сплошных сред, иногда удается установить возможность при расчете пренебрегать влиянием некоторых факторов на деформацию тела. Сравнение получаемых в таком случае результатов с точными позволяет оценить величину получаемых погрешностей и определить пределы применимости приближенного способа расчета. Рассмотрение экспериментальных данных в ряде случаев позволяет сделать аналогичные выводы. [c.15] Благодаря последним из указанных особенностей курс сопротивления материалов может в значительной своей части излагаться в элементарной форме, как это и делается в настоящей работе. [c.15] Если размеры площади приложения нагрузки малы по сравнению с размерами тела, то оказывается возможным вообще пренебречь размерами азванной площади. Тогда нагрузка может быть представлена в виде силы, приложенной в точке тела (рис. 2). Такую нагрузку называют сосредоточенной. [c.17] Реакции связей, являясь результатом взаимодействия тел, также относятся к числу поверхностных сил. Величина реакций может быть получена из уравнений, определяющих состояние . движения рассматривае-мого тела по отношению другим. В частном слу-гх чае равновесия они, оче- видно, могут быть найдены из условий равновесия рассматриваемого тела. [c.17] Помимо нагрузок, распределенных по поверхности, существуют и такие, которые приложены к любой части объема тела. Их называют объемными. Одной из объемных нагрузок, с которой нам придется чаще всего иметь дело, является собственный вес тела. Интенсивность этой нагрузки характеризуется объемным весом 0 [кГ/смЦ. [c.17] Вернуться к основной статье