ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Задачи и методы сопротивления материалов из "Сопротивление материалов " Все твердые тела в той или иной мере обладают свойствами прочности и жесткости, т. е. способны в определенных пределах воспринимать воздействие внешних сил, без разрушения и без существенного изменения геометрических размеров. [c.9] Сопротивление материалов — наука о прочности и жесткости элементов инженерных конструкций. Методами сопротивления материалов ведутся практические расчеты и определяются необходимые, как говорят, надежные размеры деталей машин и различных строительных сооружений. [c.9] Основные положения сопротивления материалов опираются на законы и теоремы общей механики и в первую очередь на законы статики, без знания которых изучение курса сопротивления материалов немыслимо. [c.9] В отличие от теоретической механики сопротивление материалов рассматривает задачи, в которых наиболее существенными являются свойства деформируемых тел, а законы движения тела, как жесткого целого, не только отступают на второй план, но в ряде случаен являются попросту несущественными. В то же время вследствие общности основных положений сопротивление материалов можег рассматриваться как раздел механики, который называется механикой деформируемых твердых тел. [c.9] К механике деформируемых тел относятся и другие дисциплины, такие, как математическая теория упругости, рассматривающая, по существу, те же вопросы, что и сопротивление материалов. Различие между сопротивлением материалов и математической теорией упругости заключается в первую очередь в подходе к решению задач. [c.9] Математическая теория упругости изучает вопросы поведения деформируемых тел в более точной постановке. Поэтому при решении задач приходится во многих случаях обращаться к сложному математическому аппарату и производить зачастую громоздкие вычислительные операции. Вследствие эгого возможности практического использования методов теории упругости являются ограниченными, зато достигается большая полнота анализа изучаемых явлений. [c.9] Сопротивление материалов имеет целью создать практичеоси приемлемые простые приемы расчета типичных, наиболее часто встречающихся элементов конструкций. При этом широко используются различные приближенные методы. Необходимость довести решение каждой практической задачи до некоторого числового результата заставляет в сопротивлении материалов прибегать в ряде случаев к упрощающим гипотезам — предположениям, которые оправдываются в дальнейшем путем сопоставления расчетных данных с экспериментом. При создании приближенных методов расчета в сопротивлении материалов часто используются также результаты точно10 анализа, произведенного методами математической теории упругости. [c.10] Сопротивление материалов в силу своей прикладной направленности преследует цели, более широкие, чем математическая теория упругости. [c.10] Задача сопротивления материалов заключается не только в том, чтобы выявить внутренние особенности изучаемых объектов, но также и и том, чтобы в дальнейшем мржно было дать полученным закономерностям пра[ ильное толкование при оценке работоспособности и практической п]шгодности рассматриваемой конструкции. В математической теории упругости этот вопрос совершенно не затрагивается. [c.10] Среди наук, изучаювщх вопросы деформируемых тел, за последние десятилетия возникли и развились новые разделы механики, занимающие промежуточное положение между сопротивлением материалов и теорией упругости, как, например, прикладная теория упругости возникли родственные им дисциплины, такие, как теория пластичности, теория ползучести и др. На основе общих положений сопротивления материалов созданы новые разделы науки о прочности, имеющие конкретную практическую наиравленность. Сюда относятся строительная механика сооружений, строительная механика самолета, теория прочности сварных конструкций и многие другие. Методы сопротивления материалов не остаются постоянными. Они изменяются вместе с возникновением новых задач и новых требований практики. При ведении инженерных расчетов методы сопротивления материалов следует применять творчески и помнить, что успех практического расчета лежит не столько в применении сложного математического аппарата, сколько в умении вникать в существо исследуемого объекта, найти наиболее удачные упрощающие предположения и довести расчет до окончательного числового результата. [c.10] например, требуется произвести расчет на прочность каната подъемника, то в первую очередь надо учесть вес поднимаемого груза, ускорение, с которым он движется, а при большой высоте подъема, возможно, также и вес самого каната. В то же время заведомо надо отбросить влияние таких несущественных факторов, как аэродинамическое сопротивление, возникающее при подъеме клети, силы барометрического давления на разных высотах, изменение температур с высотой и другие подобные им факторы, которых может быть названо неограниченное количество. [c.11] Реальный объект, освобожденный от несущественных особенностей, носит название расчетной схемы. Для одного и того же объекта может быть предложено несколько расчетных схем, в первую очередь в зависимости от требуемой точности и от того, какая сторона явления интересует исследователя в данном конкретном случае. Так, если в упомянутом примере подъемника нужно оценить только прочность каната, то клеть и груз допустимо рассматривать как жесткое целое и свести их действие на канат к силе, приложенной на конце каната (рис. 1). Если же необходимо решить вопрос о прочности Рис. 1. [c.11] Если для одного объекта может быть предложено несколько расчетных схем, то, с другой стороны, одной расчетной схеме может быть поставлено в соответствие много различных реальных объектов. Последнее обстоятельство является весьма важным, так как, исследуя некоторую схему, можно получить решение целого класса реальных задач, сводящихся к данной схеме. В частности, показанная на рис. 1 схема каната, нагруженного на конце силой, является весьма распространенной и встречается в большом числе практических случаев расчета на прочность. [c.11] Выбор расчетной схемы в сопротивлении, материалов начинается со схематизации свойств матерналсж. Считается общепринятым рассматривать все материалы как однородную сплошную среду, независимо от особенностей их микроструктуры. [c.12] Под однородностью материала понимается независимость его свойств от величины выделенного из тела объема. Ясно, что в дей-ашителыюсти материал уже в силу молекулярного строения не может по данному определению быть однородным. Металлы, имеющие поли-кристаллическую структуру, т. е. состоящие из множества хаотически расположенных кристалликов, также не являются, строго говоря, однородными. Однако указанные особенности не являются существенными, поскольку речь идет об исследовании конструкций, размеры которых неизмеримо превышают не только размеры межатомных расстояний, но и размеры кристаллических зерен. [c.12] Из понятия однородное вытекает понятие сплошной среды как среды, непрерывно заполняющей отведенный ей объем. Вследствие свойства непрерывности к сплошной среде может быть применен анализ бесконечно малых. [c.12] Сплошная среда при выборе расчетной схемы наделяется свойствами, отвечающими основным свойствам реального материала. Так, например, под действием внешних сил реальное тело меняет свои геометрические размеры. После снятия внешних сил геометрические размеры тела полностью или частично восстанавливаются. Свойство тела восстанавливать свои первоначальные размеры называется упругостью. При решении большей части задач в сопротивлении материалов среда считается совершенно упругой. В действительности реальное тело в какой-то малой степени обнаруживает отступление от свойств совершенной упругости. При больших нагрузках это отступление становится настолько существенным, что в расчетной схеме сплошная среда наделяется уже другими свойствами, соответствующими новому характеру деформирования реального тела. [c.12] Обычно сплошная среда принимается изотропной, т. е. предполагается, что свойства любого тела, выделенного из сплошной среды, не зависят от его исходной угловой ориентации в пределах этой среды. [c.12] При выборе расчетной схемы вводятся упрощения и в геометрию реального объекта. Основным упрощающим приемом в сопротивлении материалов является приведение геометрической юрмы тела к схеме бруса или к схеме оболочки. [c.13] Многие сложные конструкции могут рассматриваться состояцщми из элементов, имеющих форму бруса. [c.13] Вернуться к основной статье