22528

Сопротивление материалов. Введение и основные понятия

Лекция

Производство и промышленные технологии

Прочность это способность конструкции выдерживать заданную нагрузку не разрушаясь. Жесткость способность конструкции к деформированию в соответствие с заданным нормативным регламентом. Деформирование свойство конструкции изменять свои геометрические размеры и форму под действием внешних сил Устойчивость свойство конструкции сохранять при действии внешних сил заданную форму равновесия. Надежность свойство конструкции выполнять заданные функции сохраняя свои эксплуатационные показатели в определенных нормативных пределах в течение...

Русский

2013-08-04

40.5 KB

9 чел.

Сопротивление материалов Сагадеев В.В.

Лекция № 1. Введение и основные понятия

   Сопротивление материалов – наука о прочности, жесткости и надежности элементов инженерных конструкций. Методами сопротивления материалов ведутся практические расчеты и определяются необходимые, как говорят, надежные размеры деталей машин, различных конструкций и сооружений.
   Основные понятия сопротивления материалов опираются на законы и теоремы общей механики и в первую очередь на законы статики, без знания которых изучение данного предмета становится практически невозможным.
   В отличие от теоретической механики сопротивление материалов рассматривает задачи, где наиболее существенными являются свойства деформируемых тел, а законы движения тела, как жесткого целого, не только отступают на второй план, но в ряде случаев являются попросту несущественными.
   Сопротивление материалов имеет целью создать практически приемлемые простые приемы расчета типичных, наиболее часто встречающихся элементов конструкций. 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.
   Необходимо отметить, что первые заметки о прочности упоминаются в записках известного художника ЛЕОНАРДО Де ВИНЧИ, а начало науки о сопротивлении материалов связывают с именем знаменитого физика, математика и астронома ГАЛИЛЕО ГАЛИЛЕЯ. В 1660 году Р.ГУК сформулировал закон, устанавливающий связь между нагрузкой и деформацией: «
Какова сила – таково и действие». В XVIII веке необходимо отметить работы Л.ЭЙЛЕРА по устойчивости конструкций. XIX – XX века являются временем наиболее интенсивного развития науки в связи с общим бурным ростом строительства и промышленного производства при безусловно огромном вкладе ученых-механиков России.
   Итак, мы будем заниматься
твердыми деформированными телами с изучением их физических свойств.

Введем основные понятия, принимаемые при изучении дисциплины.

Прочность это способность конструкции выдерживать заданную нагрузку, не разрушаясь.

Жесткость – способность конструкции к деформированию в соответствие с заданным нормативным регламентом.

Деформирование – свойство конструкции изменять свои геометрические размеры и форму под действием внешних сил

Устойчивость – свойство конструкции сохранять при действии внешних сил заданную форму равновесия.

Надежность – свойство конструкции выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в определенных нормативных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Ресурс – допустимый срок службы изделия. Указывается в виде общего времени наработки или числа циклов нагружения конструкции.

Отказ – нарушение работоспособности конструкции.

Опираясь на вышесказанное, можно дать определение прочностной надежности.

Прочностной надежностью называется отсутствие отказов, связанных с разрушением или недопустимыми деформациями элементов конструкции.

   На рис.1 приведена структура модели прочностной надежности. Она включает известные модели или ограничения, которые априорно накладываются на свойства материалов, геометрию, формы изделия, способы нагружения, а также модель разрушения. Инженерные модели сплошной среды рассматривают материал как сплошное и однородное тело, наделенное свойством однородности структуры. Модель материала наделяется свойствами упругости, пластичности и ползучести.



Рис.1. Структура модели прочностной надежности элементов конструкций

Упругостью называется свойство тела восстанавливать свою форму после снятия внешних нагрузок.

Пластичностью называется свойство тела сохранять после прекращения действия нагрузки, или частично полученную при нагружении, деформацию.

Ползучестью называется свойство тела увеличивать деформацию при постоянных внешних нагрузках.

Основными моделями формы в моделях прочностной надежности, как известно, являются: стержни, пластины, оболочки и пространственные тела (массивы), рис.2. Модели



Рис.2. Основные модели формы в моделях прочностной надежности: а) стержень, б) пластина, в) оболочка

 

нагружения содержат схематизацию внешних нагрузок по величине, характеру распределения (сосредоточенная или распределенная сила или момент), а также воздействию внешних полей и сред.

Внешние силы, действующие на элемент конструкции, подразделяются на 3 группы: 1) сосредоточенные силы, 2) распределенные силы, 3) объемные или массовые силы.

Сосредоточенные силы — силы, действующие на небольших участках поверхности детали (например давление шарика шарикоподшипника на вал, давление колеса на рельсы и т.п.)

Распределенные силы приложены значительным участкам поверхности (например давление пара в паропроводе, трубопроводе, котле, давление воздуха на крыло самолета и т.д.

Объемные или массовые силы приложены каждой частице материала (например силы тяжести, силы инерции)

   После обоснованного выбора моделей формы, материала, нагружения переходят к непосредственной оценке надежности с помощью моделей разрушения. Модели разрушения представляют собой уравнения, связывающие параметры работоспособности элемента конструкции в момент разрушения с параметрами, обеспечивающими прочность. Эти уравнения (условия) называют условиями прочности. Обычно рассматриваются в зависимости от условий нагружения четыре модели разрушения:

  •  статического разрушения,
  •  длительно статического разрушения,
  •  малоциклового статического разрушения,
  •  усталостного разрушения.

   При малом числе циклов (N<102) развиваются значительные пластические деформации (статическое разрушение), при большом числе циклов (N>105) пластические деформации отсутствуют (усталостное разрушение). В промежуточной области (102<N<105) разрушение носит смешанный характер (малоцикловое разрушение). Если на элемент конструкции действует высокая температура (для алюминиевых сплавов свыше 200 Co, для стальных и титановых сплавов свыше 400 Co, для жаропрочных сплавов свыше 600 Co), но в этом случае рассматривается так называемая длительная прочность материала.
   Таким образом, сопротивление материалов зависит не только от величин действующего усилия, но и от длительности самого воздействия.
   Как уже отмечалось, изучение дисциплины невозможно без знания основ теоретической механики. Поэтому свой остаточный ресурс знаний рекомендую проверить по разделу «Статика», используя систему входных тестов.
   Поскольку изучение сопротивления материалов базируется прежде всего на таких известных понятиях как сила, пара сил, связи, реакции в связях, равнодействующая система внешних сил, то…

Вам рекомендуется решить простые задачи — входные тесты.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53742. Подготовка к сочинению-рассуждению 36 KB
  Цели урока: познакомить с работами писателей посвящённых русскому языку; развивать речевые умения и навыки; прививать любовь к родному краю к малой и большой Родине. В гостях у нас учителя русского языка и литературы. Мы будем говорить о русском языке.
53743. Обобщающий урок по теме “Природа”. Урок - КВН 51 KB
  Природа Да все что нас окружает это природа. Природа прекрасна в любое время года. Весной мы можем наблюдать как вся природа просыпается от зимней спячки.
53744. Роль имени прилагательного в русском языке 88.5 KB
  Цель: Обучающая учить детей правильно использовать имена прилагательные в речи находить прилагательные и по существенным признакам определять предмет; Развивающая развивать критическое мышление умение ставить проблемные вопросы выдвигать гипотезы анализировать и сравнивать обобщать полученные данные и делать выводы; развивать устную и письменную речь учащихся; Воспитывающая создать условия для формирования познавательного интереса к русскому языку воспитания культуры общения в группе со сверстниками; воспитывать...
53745. Столетняя война 72 KB
  Учитель приветствует учеников и организует повторение ими материала прошлого урока. Учитель проводит фронтальный опрос класса по теме прошлого урока. которая подтвердила права и вольности церкви городов рыцарей баронов свободного населения Что такое совет двадцати пяти совет баронов который следил за исполнением Великой хартии вольностей; в случае нарушения условий этой хартии бароны могли начать военные действия против короля всяческими способами добиваться исправления нарушений Затем учитель заслушивает письменные ответы...
53746. Ателье мод 47 KB
  Как вы думаете какие Правильно основной материал для изготовления одежды это ткань. Что такое ткань Ткань изделие изготовленное путём плотного соединения накрест переплетённых нитей расположенных двумя рядами продольными основа и поперечными уток. Первая ткань которую мы с вами рассмотрим это хлопок. Преимущества хлопковой ткани: Мягкость Хорошая поглощающая способность в тёплое время Лёгкость в окраске Давайте с вами заполним табличку хлопковая ткань она натуральная или синтетическая Пощупайте хлопковую ткань она...
53747. Конструирование из бумаги. Изготовление новогодней елочки 95.5 KB
  Технологии: технология сотрудничества, деятельностный подход, активное обучение, технологии объяснительно-иллюстративного обучения (в основе которых информирование, просвещение учащихся и организация из репродуктивных действий с целью выработки у них общеучебных умений и навыков).
53748. Теорема Виета 95 KB
  Предметные результаты: наблюдать и анализировать связь между корнями и коэффициентами квадратного уравнения. Формулировать и доказывать теорему Виета, а также обратную теорему, применять теоремы для решения уравнений и задач.
53749. Прогнозирование экономических показателей. Модели финансового планирования 27.5 KB
  Экономический прогноз — это научно обоснованное предвидение возможных направлений и результатов развития субъектов хозяйствования и их структурных подразделений. Методы экономического прогнозирования можно условно объединить в две группы. Наверняка все из вас пускали самолетики лодочки красовались в треуголке из бумаги различных форм фигурок это и есть оригами. Однако независимые традиции складывания из бумаги хоть и не столь развитые как в Японии существовали среди прочего в Китае Корее Германии и Испании.
53750. День святого Валентина 43.5 KB
  Как они называются валентинки А знаете ли вы что согласно легенде в далекие времена жестокий римский император Клавдий II решил что одинокий мужчина без семьи и жены лучше сражается на поле битвы и запретил мужчинам жениться. Сегодня нам предстоит пусть с опозданием но изготовить валентинки для своих родных а может и любимых своими руками потому что мы знаем знаменитую пословицу: Лучше поздно чем ...