6083

Цели и задачи курса Сопротивление материалов. Понятие о прочностной надежности

Реферат

Архитектура, проектирование и строительство

Цели и задачи курса Сопротивление материалов. Понятие о прочностной надежности При проектировании инженерных сооружений и машин вопрос о выборе размеров отдельных частей с позиции прочности играет весьма важную роль. Для решения этой задачи ...

Русский

2012-12-28

45 KB

39 чел.

Цели и задачи курса «Сопротивление материалов».
Понятие о прочностной надежности

При проектировании инженерных сооружений и машин вопрос о выборе  размеров отдельных частей с позиции прочности играет весьма важную роль. Для решения этой задачи приходится, прежде всего, выяснить те внешние усилия, которые действуют на сооружения, затем по этим силам необходимо определить внутренние усилия, возникающие в частях сооружений и машин. Для обеспечения прочности и долговечности сооружения нужно выбрать размеры частей так, чтобы внутренние усилия не превосходили известных норм, устанавливаемых для различных материалов на основании опытного исследования их прочности.

Сопротивление материалов называется наука об инженерных методах расчета на прочность, жесткость и устойчивость элементов машин и сооружений.

Под прочностью понимают способность конструкции, ее частей и деталей выдерживать определенную нагрузку, не разрушаясь.

Сопротивление материалов наделяет реальные тела свойствами деформируемости – изменяемости геометрических размеров и формы. В связи с этим, кроме расчетов на прочность, во многих случаях проектирования производят расчеты на жесткость и устойчивость.

Под жесткостью подразумевают способность конструкции и ее элементов противостоять внешним нагрузкам с точки зрения деформаций (изменение формы, размеров).

Под устойчивостью понимается способность конструкции сохранять первоначальную форму упругого равновесия при воздействии внешних нагрузок.

Сопротивление материалов рассматривает методы расчетов элементов конструкции и вопросы расчета некоторых простейших конструкций. Вопросами расчетов на прочность, жесткость и устойчивость самих конструкций занимается строительная механика.

Основными понятиями науки о сопротивлении материалов являются понятия реального объекта и расчетной схемы, внешних и внутренних силовых факторов, геометрических характеристик, напряжений (полное, нормальное, касательное), деформаций и перемещений (линейные, угловые). Сюда относятся также основные физические законы, общие гипотезы и методы, при помощи которых устанавливаются зависимости между этими понятиями.

При выборе расчетной схемы вводятся упрощения в геометрию реального объекта.

Основным упрощающим приемом в сопротивлении материалов является приведение геометрической формы тела к схеме стержня, оболочки, пластины, массива.

Под стержнем понимается тело, одно из измерений которого (длина) значительно больше двух других. Геометрия стержня может быть образована путем перемещения плоской фигуры вдоль некоторой кривой. Эта кривая называется осью стержня, а плоская фигура, имеющая свой центр тяжести на оси и нормальная к ней, называется поперечным сечением. Для стержня обозначим продольную ось – Z, в поперечном сечении главные оси – Х и У.

Оболочка – такое геометрическое тело, у которого одно из измерений (толщина) значительно меньше других (радиусов кривизны и габаритных размеров). К оболочкам могут быть отнесены стенки баков, купола и др.

Как и всякая наука, сопротивление материалов идет от простого к сложному, решая сначала элементарные задачи растяжения – сжатия, сдвига, изгиба и кручения, а затем используя эти решения для задач сложного нагружения.

Классификация сил

Нагрузкой называют равновесную систему внешних сил, состоящую из активных сил и реакций связи.

Классифицируют по двум признакам:

1) по способу приложения к элементу конструкции: поверхностные и объемные.

Поверхностные силы приложены к участкам поверхности и характеризуют непосредственное контактное взаимодействие рассматриваемого элемента конструкции с окружающими телами.

Силы, распределенные по объему тела (силы тяжести, магнитные силы, силы инерции) относятся к объемным.

2) по характеру действия на элемент конструкции: статические, повторно-переменные, динамические (ударные).

К статическим нагрузкам относятся такие, которые медленно возрастают от нуля и достигнув некоторого конечного значения, далее остаются неизменными.

К повторно-пременными (циклическим) относятся нагрузки, многократно изменяющиеся во времени по какому-либо периодическому закону.

К динамическим (ударным) нагрузкам относятся нагрузки, прикладываемые внезапно или даже с некоторой скоростью в момент контакта.

Основные гипотезы науки о сопротивлении материалов

В теории сопротивлении материалов принимают некоторые гипотезы  применительно к структуре и свойств материалов, а так же о характере деформаций.

  1.  Гипотеза о сплошности материала.

Принимается инженерная модель материала, по которой предполагается, что материал сплошь заполняет форму тела.

  1.  Гипотеза об однородности и изотропности.

Материал предполагается однородным и изотропным, т.е. в любом объеме и в любом направлении свойства материала считаются одинаковыми. В некоторых случаях предположение об изотропности не приемлемо. Например, к анизотропным материалам относятся древесина, бетон, некоторые композиционные материалы.

  1.  Гипотеза о малости деформаций.

Предполагается, что деформации малы по сравнению с размерами тела. Это позволяет в большинстве случает пренебречь изменениями в расположении внешних сил относительно отдельных частей тела и составлять уравнения статики для недеформированного тела. В некоторых случаях этот принцип не применим. Такие варианты оговариваются особо.

  1.  Гипотеза об идеальной упругости.

Все тела предполагаются абсолютно упругими. Отклонения от идеальной упругости, которые всегда наблюдаются при нагружении реальных тел, несущественны и ими пренебрегают до определенных пределов деформирования.

5. Принцип независимости действия сил.

Результат воздействия на конструкцию системы нагрузок равен сумме результатов воздействия каждой нагрузки в отдельности. Этот принцип применим в тех случаях, когда могут быть использованы закон Гука и предпосылка о малости деформации.

6. Гипотеза плоских сечений ( гипотеза Бернулли).

Поперечные сечения бруса, плоские до приложения к нему нагрузки, остаются плоскими и при действии нагрузки.

Деформации и перемещения

При воздействии внешних сил тело деформируется, изменяя свои размеры и форму. С физической точки зрения деформации могут быть упругими, пластическими и вязкими.

Упругими называ-ются деформации, возни-кающие сразу и полностью после приложения нагруз-ки и сразу же и полностью исчезающие после ее снятия.

Пластическими (остаточными) называются деформации, не исчезающие ни сразу после снятия нагрузки, ни по истечении достаточно большого времени.

Вязкими называются деформации, развивающиеся в теле с течением времени, без изменения нагрузки.

В курсе сопротивления материалов объектом изучения является в основном упругая деформация.

В геометрическом смысле любая деформация может быть представлена как совокупность линейных () и угловых () деформаций (рис.1.3).

,

.                    

– относительная линейная деформация в продольном направлении.

– угловая деформация (угол сдвига).

Накопление деформаций в связанных друг с другом элементах твердого тела приводит к изменению их первоначального положения в пространстве. Эти изменения называются перемещениями. Перемещение может быть линейным и угловым. Линейным перемещением, например, является прогиб балки в каком-либо сечении, угловым перемещением – поворот сечения при изгибе и кручении.

Поскольку перемещения – следствие накопления деформаций в элементах тела, они должны быть интегральными функциями внутренних силовых факторов.

Понятия перемещения и деформация не следует смешивать. Можно привести много примеров, когда деформация есть, а перемещения нет и, наоборот, при отсутствии деформаций имеет место перемещения.


Рис.1.3.

S+S

А

В

D

С

S

А1

B1

D

C

0


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14326. ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ. ЗМІННИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ. 2.08 MB
  Методичні рекомендації з дисципліни ФІЗИКА Модуль 5 Електромагнетизм. змінний електричний струм. Для студентів напряму підготовки: 6.010104 професійна освіта 6.100202 процеси машини та обладнання в агропромисловому виробництві. 6.100101 енергетика
14327. ЕЛЕКТРОСТАТИКА. ПОСТІЙНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ 2.49 MB
  Методичні рекомендації з дисципліни ФІЗИКА Модуль 4 Електростатика. Постійний електричний струм Для студентів спеціальностей: 6.010100 професійна освіта 6.091902 механізація сільського господарства 6.091901 енергетика сільськогосподарського виробницт...
14328. Вимірювання фізичних величин та обробка результатів 30 KB
  Лабораторна робота №1 Вимірювання фізичних величин та обробка результатів Мета даних методичних рекомендацій допомогти студентам у виконанні лабораторних робіт з фізики підвищити ефективність і зміст цих робіт сприяти кращому засвоєн...
14329. Визначення прискорення вільного падіння за допомогою математичного маятника 71 KB
  Лабораторна робота №2 Визначення прискорення вільного падіння за допомогою математичного маятника Мета роботи: Виміряти прискорення вільного падіння по періоду коливанняматематичного маятника; Визначити закони гармонічного коливального руху.
14330. Визначення модуля Юнга при згину стержня 69 KB
  Лабораторна робота №3 Визначення модуля Юнга при згину стержня Мета роботи. Визначити модуль пружності модуль Юнга для сталі при згині стержня. Прилади та обладнання. Установка для визначення модуля Юнга по стрілі прогину набір тягарців індикатор штангенцирк
14331. Визначення моменту інерції маятника Обербека 82.5 KB
  Лабораторна робота №4 Визначення моменту інерції маятника Обербека Мета роботи: Використовуючи основний закон динаміки обертового руху визначити момент інерції хрестоподібного маятника Обербека Прилади та обладнання: хрестоподібний маятник Оберб...
14332. Механіка матеріальної точки. Механіка твердого тіла 1.26 MB
  ФІЗИКА Методичні рекомендації Модуль І Механіка матеріальної точки€ Модуль ІІ Механіка твердого тіла€ В методичних рекомендаціях наведені типові задачі з рішенням а також приклади задач для самостійної роботи. Заг
14333. Механіка матеріальної точки та твердого тіла 5.29 MB
  ФІЗИКА Методичні рекомендації до вивчення курсу фізики. €œМеханіка€ модуль ІІІ. Для студентів спеціальностей: У методичних рекомендаціях викладено повний лекційний курс з дисципліни фізики з розділу €œМеханіка матеріальної точки та твердого тіла€ а також навед
14334. Механіка матеріальної точки. Механіка твердого тіла. Методичка 1.78 MB
  Методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт з дисципліни ФІЗИКА Модуль 1 €œМеханіка матеріальної точки€ модуль 2 €œМеханіка твердого тіла€ Миколаїв 2010 Методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт з дисципліни фізика розділу Ме...