ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Понятие о деформации и упругом теле из "Сопротивление материалов " В теоретической механике изучались абсолютно твердые тела, которые под действием внешних сил не изменяют своих размеров и формы. В действительности таких тел нет, все реальные элементы конструкций и машин под действием на них внешних сил всегда изменяют свою форму и размеры — деформируются и при некоторой величине сил могут разрушиться. [c.6] Способность деформироваться — одно из основных свойств всех твердых тел. Она является следствием их молекулярного строения. Как известно из физики, твердые тела состоят из молекул, расположенных беспорядочно (аморфное строение) или в определенном порядке (кристаллическое строение). Молекулы не заполняют всего объема тела, а удерживаются на некотором расстоянии друг от друга под влиянием межмолекулярных сил взаимодействия. От приложения внешних сил нарушаются нормальные расстояния между молекулами, и тело деформируется. При этом изменяется нормальное межмолекулярное взаимодействие и внутри тела возникают силы, которые противодействуют деформации и стремятся вернуть частицы тела в прежнее положение. Эти силы называются внутренними силами упругости. [c.6] Внутренние силы увеличиваются с ростом деформации, которая возрастает до тех пор, пока внутренние и внешние силы не уравновесятся. [c.7] Если внешние силы столь велики, что не могут быть уравновешены внутренними силами, взаимная связь между частями тела нарушается и происходит его разрушение. [c.7] Присущее твердым телам свойство устранять деформацию после прекращения действия внешних сил называется упругостью. Если тело после снятия нагрузки полностью восстанавливает свои первоначальные форму и размеры, то его называют абсолютно упругим. В действительности абсолютно упругих тел не существует. Как правило, всем материалам при определенной величине действующих сил присущи остаточные, или пластические, деформации, сохраняющиеся после удаления нагрузки. [c.7] Опыты показывают, что упругая деформация наблюдается, пока величина действующих на тело внешних сил не превзошла определенного для каждого тела предела при действии большей нагрузки тело, наряду с упругой, всегда получает и остаточную деформацию. [c.7] Многие конструкционные материалы — сталь, чугун, медь, камни, дерево и др. — в пределах практически допускаемых для конструкций нагрузок получают столь малые остаточные деформации, что ими можно пренебречь. Как правило, при проектировании размеры элементов конструкций назначают таким образом, чтобы возникновение остаточных деформаций было исключено. [c.7] После того как изложены понятия об упругом теле и о деформациях, можно более подробно пояснить сущность упомянутых выше расчетов на прочность, жесткость и устойчивость. Необходимость расчета на прочность совершенно очевидна. Любому конструктивному элементу следует обеспечить такие размеры сечений, чтобы внешние силы не вызвали его разрушения. Это является основным условием нормальной работы. [c.7] В элементах конструкций, воспринимающих нагрузки, нельзя допускать и образования остаточных деформаций, так как может нарушиться нормальная работа конструкции в целом. [c.7] Возникновение остаточных деформаций в элементе рассматривается как нарушение его прочности. [c.7] Кроме того, исходя из условий нормальной работы конструкции, нельзя допускать и значительных упругих деформаций ее элементов. Этим определяется необходимость обеспечения при проектировании и изготовлении конструкций, наряду с прочностью, достаточной жесткости отдельных элементов, понимая под жесткостью сопротивляемость упругому деформированию. [c.7] Другим примером необходимости обеспечения жесткости является случай передачи движения от одного параллельного вала к другому через зубчатые колеса. На рис. 1 показаны два таких вала, имеющих значительные упругие деформации (следует отметить, что на рис. 1 прогибы валов показаны со значительным преувеличением). Вследствие больших деформаций нарушается правильность зацепления колес и передача преждевременно выходит из строя. [c.8] Аналогичные примеры могут быть приведены и из других разделов техники. [c.8] Расчеты сжатых стержней на устойчивость изучаются в гл. 12. [c.9] На основании вышеизложенного задачу курса можно сформулировать следующим образом в курсе сопротивления материалов изучаются методы расчета элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость. [c.9] Вернуться к основной статье