Основная модель в сопротивлении материалов

Глава 1 ВНУТРЕННИЕ УСИЛИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ 1.1. Основная модель в сопротивлении материалов [c.7]

При анализе процесса демпфирования колебаний конструкций авторы в основном основываются на стержневой модели Бернулли — Эйлера, в дифференциальное уравнение которой вводят приведенную изгибную жесткость. Для слоистых конструкций, составленных из металлов, это приемлемо в тех же случаях, когда сопротивление материалов слоев различается очень существенно, когда используется комбинация мягкого и жесткого материалов, гипотезы Бернулли и Тимошенко для всего поперечного сечения могут оказаться неприемлемыми и здесь неизбежно построение более сложных механических моделей стержней, учитывающих поперечный сдвиг и поперечное обжатие каждого слоя. Авторы исследуют процессы колебаний весьма сложных конструкций и, естественно, пытаются использовать простейшую модель для ее анализа. Однако прежде чем использовать простейшую модель, соответствующую линейному дифференциальному уравнению четвертого порядка, уместно было бы сопоставить эту модель с модифицированной, отвечающей существу проблемы, для оценки сделанных допущений. [c.7]

В настоящей работе принята обычно используемая, хотя и не универсальная точка зрения, согласно которой сопротивление материала движению трещины контролируется критическим значением коэффициента интенсивности, достигаемым в процессе роста трещины. При динамическом распространении трещины в реальном материале сопротивление разрушению характеризуется измеряемой в опыте зависимостью критических значений коэффициента интенсивности напряжений (динамической вязкости разрушения) от мгновенной скорости вершины трещины. То обстоятельство, что динамическая вязкость разрушения на самом деле меняется с изменением скорости вершины трещины, неоднократно наблюдалось в опыте. На уровне континуальных моделей можно указать на две основные причины данной скоростной зависимости — инерционное сопротивление материала движению и влияние скорости деформации на сопротивление деформированию. Первая из этих причин — чисто динамическая,, вторая связана с определяющими соотношениями, описывающими поведение материала при его деформации. Основная цель настоящей работы заключается в анализе влияния инерции на связь динамической вязкости разрушения со скоростью распространения в динамике. Именно поэтому из рассмотрения исключены все формы скоростной зависимости в определяющих соотношениях. Другими словами, предполагается, что реакция материала на внешние воздействия в целом не проявляет скоростной зависимости, а критерий разрушения формулируется с использованием параметров, не зависящих ни от скорости деформации, ни от скорости распространения трещины. [c.104]

Предмет сопротивления материалов. Одной из основных задач техники является обеспечение прочности инженерных конструкций и их элементов при наименьшей затрате материала. Эта задача может решаться чисто эмпирическим путем, на основе накопленного в результате производственной деятельности опыта или в результате экспериментальных исследований конструкций в натуральную величину и их моделей. Однако такого рода эксперименты требуют значительных материальных затрат и отнимают много времени. Вместе с тем правильная постановка экспериментов и истолкование полученных результатов возможны лишь при наличии теоретических данных об обстоятельствах, имеющих значение для обеспечения прочности. Поэтому инженер, проектирующий конструкцию, должен располагать возможностью назначать размеры всей конструкции и отдельных ее элементов на основании количественных характеристик прочности, полученных расчетом. В первую очередь он должен иметь возможность оценивать таким образом прочность элементов, из которых составляются проектируемые им конструкции. [c.11]

Сопротивление материалов — расчетно-теоретическая дисциплина, основные положения которой проверяются и дополняются экспериментальными исследованиями. Опытная проверка теоретических расчетов и формул необходима потому, что они основаны на ряде упрощающих предпосылок и допущений. Эти предпосылки и допущения связаны как со свойствами материалов, так и характером деформаций элементов конструкций. В ряде случаев приходится специально изготавливать модель проектируемой конструкции (или отдельных ее элементов) и подвергать ее испытаниям с целью получения данных о характере и величине деформаций, так как чисто теоретическим путем создание методов расчета оказывается вообще невозможным. Наконец, необходимо учесть, что все расчеты выполняемые методами сопротивления материалов, базируются на знании физико-механических свойств конструкционных материалов. Эти свойства определяют путем лабораторных испытаний специально изготовленных образцов. Таким образом, расчетно-теоретическая и экспериментальная части науки о сопротивлении материалов неразрывно связаны друг с другом. [c.8]

Методы экспериментального определения деформаций и напряжений играют исключительно важную роль в инженерном деле. Они используются как при определении констант упругости и прочности различных материалов (см. гл. 3), так и для проверки различных теоретических или проектных решений, вьшолняемых на моделях или на реальных опытных объектах. Подробно различные экспериментальные методы изучаются в лабораторном практикуме по сопротивлению материалов и излагаются в руководстве к практикуму. Здесь изложим лишь основной метод, наиболее широко применяемый на практике, — метод тензометрии. [c.365]

В настоящей серии будут рассмотрены три группы основных вопросов определения прочности и ресурса ВВЭР 1) конструкции, условия эксплуатации и методы расчетного определения усилий и напряжений (данная книга) 2) методы и средства экспериментального определения напряженно-деформированного состояния на моделях, стендах и натурных конструкциях ВВЭР при пусконаладке и в начальный период эксплуатации 3) методы определения расчетных характеристик сопротивления конструкционных реакторных материалов деформированию и разрушению и расчетов прочности и ресурса при статическом, циклическом, динамическом и вибрационном нагружении. [c.8]

В настоящей монографии обсуждаются различные аспекты создания и применения расчетно-экспериментального метода для описания поведения металлов в условиях динамических нагрузок. Вначале даются общие сведений о свойствах сплошной среды, формулируются уравнения движения и деформации среды и уравнения на сильных разрывах, а также описываются модели уравнения состояния вещества. При изложении результатов экспериментальных исследований свойств материалов основное внимание уделяется откольному разрушению и сдвиговой прочности. Наконец, приводится конструктивная теория исследования свойств математических моделей разрушения и сопротивления металлов пластической деформации при импульсных нагрузках. [c.5]

Практическим результатом исследований упругопластических свойств материалов при ударно-волновом нагружении являются модели и определяющие соотношения, пригодные для расчета сопротивления деформированию в комплексах программ численного моделирования интенсивных импульсных воздействий. С другой стороны, численное моделирование в сочетании с динамическими измерениями является одним из инструментов в исследованиях механизмов высокоскоростной деформации. В идеале, определяющие уравнения должны адекватно и точно описывать реакцию материала в широком диапазоне скоростей деформирования, деформаций, давления, температуры, поврежденности, структурных и других параметров состояния. Выяснилось, однако, что, такое исчерпывающее описание, будучи вполне возможным в принципе, столь сложно и громоздко в реализации, что теряется его практическая целесообразность. Поэтому обычно используются упрощенные модели, обобщающие результаты измерений и применимые в ограниченной области параметров нагрузки. Достаточно полный обзор таких моделей можно найти, например, в работах [1—3]. В этой главе представлены лишь основные сведения о некоторых из них. [c.135]

Механическую систему называют нелинейной, если нелинейны соотношения, описывающие процессы ее движения или статического деформирования, в частности, если хотя бы одна из обобщенных сил нелинейно связана с обобщенными координатами и (или) обобщенными скоростями. Хотя всякая реальная механическая система в той или иной степени нелинейна, в ряде случаев влияние нелинейности пренебрежимо мало тогда для описания таких систем можно пользоваться упрощенными линейными моделями и соответствующими им линейными теориями. Таковы, например, основные статические и динамические модели, используемые в сопротивлении материалов, строительной механике и теории упругости, а также некоторые простейшие модели теорий вязкоупругости, аэроупругости, гидроупругости, магни-тоупругости. О линейных динамических задачах см. в т. 1. [c.11]

Таким образом, в сопротивлении материалов закла< дывается фундамент для грамотного проектирования конструкций. Изучаются основные иидм де рмаций, такие, как растяжение, сжатие, кручение, изгиб стержней, механика развития этих де( рмаций и приемы оценки прочности. Наряду с введением соответствующих понятий большое внимание уделяется умению представить работу элемента конструкции с помощью сознательно упрощенной расчетной схемы и соответствующих аналитических зависимостей, что принято называть построением физико-математической модели работы элемента шга части конструкции. [c.6]

Достижения теории упругости, теории пластичности и механики материалов стали широко применяться в практике проектирования. Однако основная тенденция развития сопротивления материалов, на наш взгляд, состоит в расширении его физической базы, усложнении и усовершенствовании простейших моделей деформируемого тела, применительно к которым развиваются те или иные расчетные схемы. Поэтому автору казалось совершенно необходимым написать занойо главу о физических основах прочности на основе дислокационных представлений, уделить значительно большее внимание основам теории пластичности, посвятить специальный раздел теории предельного равновесия. Вопросы динамики, включая теорию упругих колебаний, действие ударных и импульсивных нагрузок и начальные сведения о распространении волн, также являются, на взгляд аэтора, необходимой частью современного курса сопротивления материалов. Расчеты на прочность при высоких температурах поставлены в настоящее время на надежную основу, и в книгу включена соответствующая глава. [c.9]

При расчете коэффициентов концентрации деформаций методом сопротивления материалов постулируется, что прочностям ( 22т> 220 и Sll2s) соответствует достижение средней деформацией матрицы своей предельной величины. Средние деформации в матрице связаны со средними деформациями слоя посредством коэффициентов концентрации деформаций. На рис. 29 проиллюстрирована модель этого случая. Основные уравнения для максимальных поперечных и сдвиговых деформаций, если пренебречь эффектами Пуассона, можно получить соответственно в виде [c.142]

В главах 1-7 изложены основы сопротивления материалов расчет прямых стержней при простейших видах напряженно-деформированного состояния и стержневых систем, в том числе, ферм и пружин. Главы 9-14 сборника охватывают основы теории напряженного и деформированного состояний, прочность стержневых систем при сложном напряженном состоянии, безмомент-ные оболочки вращения, продольно-поперечный изгиб и устойчивость стержней, модели динамического нагружения стержневых систем, учет эффектов пластичности и элементы методов расчета на усталость. Кроме того, добавлен материал, касающийся стержней большой кривизны, а также задачи повышенной сложности. Общие теоретические положения вынесены в первый параграф приложения. Основные гипотезы сопротивления материалов сформулированы в виде аксиом, что призвано подчеркнуть феноменологический подход к построению фундамента этой науки как раздела механики деформируемого твердого тела. [c.6]

В главе обсуждаются экспериментальные методы оценки меж-слойного разрушения композитов. Кроме классического метода испытания на сдвиг с помощью короткой балки представлен ряд методов, основанных на подходах линейно-упругой механики разрушения методы двойной консольной балки, расслоения кромки при растяжении, изгиба балки с надрезом на конце, растяжения составного образца с одинарной и двойной накладками, растяжения полосы с косоугольным центральным надрезом. Каждый метод обсуждается с позиций сопротивления материалов. Такого рода подход прцемлем ввиду сложной природы композитов. Кроме того, в главе обсуждается взаимосвязь между основными экспериментальными даш1ыми и конструкционными свойствами композитов, в том числе рассматриваются критерий разрушения смешанного типа и параметрический анализ, включающий одномерную модель расслоения при выпучивании для оценки взаимосвязи между характеристиками материала и его конструкционными свойствами. Рассмотрены также соотношения между основными показателями свойств полимерного связующего и поведением материала матрицы in situ в составе композита. [c.193]

В книге излагаются основные заиономерности механики замедленного циклического и быстропротекающего хрупкого разрушения материалов в зависимости от условий нагружения, вида напряженного состояния, механических свойств и структуры материала, рассматриваются соответствующие модели процессов деформирования я возникновения разрушения в вероятностной трактовке, а также кинетика развития трещин. Влияние нестационарной атружеяности на разрушение анализируется иа основе гипотез о накоплении повреждения. Предложен расчет а прочность по критерию сопротивления усталостному и хрупкому разрушению в связи с условиями подобия и учетом температурно-временных факторов, дается оценка вероятности. разрушекия. [c.2]

Основными направлениями экспериментальных и теоретических разработок в области прочности материалов и конструкций, выполненных в исследовательских центрах и заводских лабораториях, являются линейная и нелинейная механика разрушения де-формациогн1ые и энергетические критерии разрушения модели деформируемых сред с учетом сосредоточенного и рассредоточенного повреждения процессы длительного циклического деформирования и разрушения сопротивление деформациям и разрушению - при программном изотермическом и неизотермическом нагружениях микромеханика процессов статического и циклического разрушений. [c.18]

Для уточненной] оценки прочности и долговечности элементов резьбовых соединений необходимо располагать расчетными или экспериментальными данными по изменению усилий, номинальных напряжений, деформаций и температуры в шпильках и по кривым малоциклового разрушения натурных соединений или их моделей. Кроме того, проводят исследование основных механических и циклических свойств применяемых материалов с установлением соответствующих параметров деформирования и разрушения [8, 14]. Ниже приведены результаты экспериментальных исследований сопротивления деформированию и разрушению сталей 25Х1МФ и ХН35ВТ, используемых для изготовления натурных шпилек основного разъема энергетических аппаратов [8]. Испытания проводились при мягком и жестком нагружениях на гладких цилиндрических образцах 011 мм в условиях комнатной температуры на программной испытательной установке фирмы [c.201]

В рая группа методик предназначена для оценки сопротивления различных материалов, в том числе покрытий, термической усталости. Основными для этой группы являются требования по сопоставимости условий натружения и недопустимости существенного превышения термических нагрузок (для форсированного получения заметной поврежден-ности материала при термоциклировании) по сравнению с эксплуатационными. Нарушение этого условия, приводя к изменению механизмов повреждения, приводит к некорректным выводам о реальных возможностях материалов. Предпочтение при этом целесообразно отдать испытанию моделей, сопоставляя результаты по характеру и степени повреждения областей максимальной нагруженности материала в масштабе действующих (расчетных) температур, напряжений, деформахщй или их амплитуд (размахов) в цикле. [c.334]

Заключение. Модель трещины на границе соединения материалов со связями между берегами позволяет исследовать основные закономерности распределения усилий в связях при различных законах их деформирования, оценить эффекты упрочнения, вызванные присутствием связей в копцевой области трещины, провести анализ предельного равновесия трещины с учетом энергетического и кинематического критериев. Такой анализ позволил оценить предельный размер концевой области трещины, допустимую нагрузку и характеристики адгезионного сопротивления соединения двух материалов. Подчеркнем, что модель дает возможность с единых позиций рассматривать процесс адгезионного разрушения, включая стадии зарождения дефекта, формирования и роста микро- и макротрещины. [c.237]

Он рассматривал движение потока воздуха, эжектированного падающим сыпучим материалом, как следствие передачи энергии кусками материала воздуху. В его решении задачи имелись два основных допущения 1) при падении материал получает такое ускорение, какое он имел бы, падая в вакууме влиянием сопротивления воздуха на величину ускорения частиц и кусков материала при этом пренебрегают 2) при падении материал равномерно распределяется в поперечном сечении закрытого желоба (течки). Предложенная С.Е. Бутаковым модель эжек- [c.20]

Основная цель этой главы заключается в рассмотрении двумерного моделирования технологических процессов и иллюстрации его применения в разработке технологии ИС. В предьщущих главах были рассмотрены основные вопросы одномерного моделирования, при этом особое внимание уделялось кинетическим процессам в многослойных структурах. Действительно, в существующей технологии часто используются слои оксида, нитрида, поликремния и силицида. Особый интерес представляет взаимодействие этих материалов с кремниевой подложкой и их влияние на те электрические свойства структур, которые определяются одномерными распределениями. Например, типичными параметрами прибора, значения которых представляют первоочередной интерес, являются пороговое напряжение канала, сопротивление заглубленных контактов истока и сопротивление растекания затворов. В отличие от этих параметров, расчет которых возможен по одномерным математическим моделям, имеется множество параметров, значения которых существенны для конструирования прибора и требуют для расчета достаточно точной аппроксимации двумерных профилей. Например, такие параметры, как емкость исток—подложка и напряжение пробоя, очень чувствительны к геометрии прибора. [c.249]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...