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

8 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

59118. Засвоєння таблиці множення числа 8. Задачі на спосіб зведення до одиниці 30 KB
  Обладнання: таблиця з короткою умовою задачі картки з відповідями картка з числами для гри Фотограф картки зі словами для логічної розминки карткивідповіді для гри Блискавка фішки таблиця оцінювання. За правильне виконання завдань ви отримуватимете фішки...
59120. Схаменіться, люди, ще не пізно. Позакласний захід з екологічного виховання в початковій школі 49 KB
  Перший ведучий. Усім відомо, що природа на землі сформувалася до появи людини. Первісні люди були такою ж частиною природи, як і дикі звірі, а головною їх проблемою був голод.
59121. Сценарій свята першого дзвоника 52.5 KB
  Ведуча: Кожен з нас очікував свята Влітку мріючи про ліцей Хочемо все і про всіх ми знати Зігріва нас вогник очей Ведучий: Хто не вперше сюди приходить Той цінує дарунок щодня. Ведучий: Ми вас раді друзі вітати. Ведуча: А сьогодні у нас дійсно свято бо з маленьких бешкетників...
59122. Табличний процесор, його призначення. Основні функції табличного процесора 53 KB
  Що є спільне в усіх цих програмах Що їх відрізняє одна від одної Який шлях до цих програм від головного меню Яким способом можна створити документ у цих програмах не чіпаючи головного меню. Як викликати контекстне меню для певного обєкта ІІ План подання нового матеріалу.
59123. Протиставлення життєвого вибору в долях синів Тараса Бульби 49 KB
  Гоголя Тарас Бульба розкрити силу характеру Остапа і причини трагедії Андрія; проаналізувати художні засоби створення образів скласти порівняльну характеристику героїв; розвивати навички порівняльної характеристики персонажів переказу вміння давати розгорнуту відповідь на поставлені запитання...
59124. Тарас Шевченко – художник 59.5 KB
  Обладнання: репродукції картин художника альбом Шевченкохудожник куточок поетахудожника куточок читача. Відомо: Україна це Шевченко Шевченко це Україна. Шевченко.
59125. Твір-опис природи за картиною 28.5 KB
  Що змальовано на них Красу природи. Ми часто зустрічаємося з пейзажем в художніх творах письменники передають їхнє ставлення до описаного куточка природи певний настрій а допомагають їм у цьому відповідним чином дібрані художні засоби мислення.
59126. Ну що б, здавалося, слова... (Тарас Шевченко) 41.5 KB
  Мета: повторити узагальнити та систематизувати навчальну інформацію учнів з даної теми розширити словниковий запас учнів формувати вміння доречно вживати слова у своєму мовленні розвивати творчу індивідуальність спостережливість...