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

83629. Очерёдность выполнения чертежей «План и разрезы подстанции и плана фундаментов» и что отражено на этих чертежах 28.85 KB
  В рабочие чертежи включают: 1 общие данные по рабочим чертежам; 2 принципиальную схему главных цепей; 3 принципиальные полные схемы релейной защиты управления измерения сигнализации и т.; 4 планы расположения электрооборудования ошиновки и прокладки сетей заземления; 5 планы прокладки электрических сетей; 6 схемы таблицы подключения; 7 кабельный журнал; 8 рабочую документацию задания МЭЗ; 9 эскизные чертежи общего вида НКУ. На схеме указывают: 1 номинальное напряжение сборных шин; 2 типы номинальные токи и сопротивление...
83630. Перечислить основные виды спецификаций и что отражает экспликация на чертеже 30.3 KB
  Описание спецификации дается в ГОСТ 2. Над основной надписью помещаются графы спецификации. В основной надписи спецификации указывают наименование сборочной единицы масштаб ее изображения. Спецификации первого типа чаще используются в конструкторскотехнологических подразделениях а второго на сборочных участках и при работе по заказам.
83631. Перечислить мероприятия предотвращающие электромагнитную наводку на кабели в ОРУ и устройства в ЗРУ 29.45 KB
  Должны выполняться мероприятия исключающие электростатические и электромагнитные наводки на металлических элементах расположенных в помещениях аккумуляторных батарей а также заносы туда высоких потенциалов. Для защиты от электростатической индукции на указанных элементах достаточно надежно присоединить к общему заземляющему устройству электростанций и подстанций гладкие трубы в помещениях аккумуляторных батарей предназначенные для отопления и выдержать расстояния от токоведущих шин до частей здания и других заземленных элементов не менее...
83632. Назначение кабельного журнала и что отражено на листах кабельного журнала 30.27 KB
  В кабельном журнале описывается маркировка каждого кабеля откуда и куда он идет его марка длина кабельной линии и его назначение. Назначение: Всю необходимую информацию о кабелях можно представить непосредственно на схемах: можно указать марку длину способ прокладки кабеля. Однако при построении достаточно большой системы во избежание перегруженности чертежей удобнее вынести эти данные в отдельную таблицу оставив на схемах лишь присвоенные кабелям обозначения. Во время монтажа в кабельный журнал заносятся следующие сведения: номер...
83633. Выполнение чертежей оперативной блокировки на ПС. Что должно быть отражено на чертеже. Какие виды блокировки коммутационных оборудований используются на ПС 30.11 KB
  Основные требования к оперативной блокировке: Блокзамки блокировки должны запирать приводы разъединителей только в крайних положениях включено и отключено; они не должны запирать привод разъединителя в промежуточном положении; Оперативная блокировка не должна давать ложное разрешение на операции с разъединителями при исчезновении напряжения оперативного тока или неисправностях самой оперативной блокировки. Механическая блокировка это блокировка непосредственного действия которая может быть выполнена на близко...
83634. Нелинейные магнитные цепи при постоянных потоках 161 KB
  Для концентрации магнитного поля и придания ему желаемой конфигурации отдельные части электротехнических устройств выполняются из ферромагнитных материалов. Векторные величины характеризующие магнитное поле Наименование Обозначение Единицы измерения Определение Вектор магнитной индукции Тл тесла Векторная величина характеризующая силовое действие магнитного поля на ток по закону Ампера Вектор намагниченности А м Магнитный момент единицы объема вещества Вектор напряженности магнитного поля А м где Гн м магнитная постоянная Основные...
83635. Общая характеристика задач и методов расчета магнитных цепей 128 KB
  При этом для наглядности можно составить эквивалентную электрическую схему замещения исходной магнитной цепи с использованием которой выполняется расчет. При расчете магнитных цепей на практике встречаются две типичные задачи: задача определения величины намагничивающей силы НС необходимой для создания заданного магнитного потока заданной магнитной индукции на каком либо участке магнитопровода задача синтеза или ldquo;прямаяldquo; задача; задача нахождения потоков магнитных индукций на отдельных участках цепи по заданным...
83636. Нелинейные цепи переменного тока в стационарных режимах 136.5 KB
  Когда постоянная времени нагрева τ одного порядка с Т соотношения между переменными составляюшими напряжения и тока являются более сложными определяющими сдвиг по фазе между ними. Другой важной особенностью нелинейных элементов в цепи переменного тока является вызываемое ими появление высших гармоник даже при наличии в цепи только источников синусоидального напряжения и или тока. На этом принципе строится например ряд умножителей частоты а также преобразователей формы тока или напряжения.
83637. Графический метод с использованием характеристик по первым гармоникам 130 KB
  Основные этапы расчета: строится график зависимости нелинейного элемента для первых гармоник; произвольно задаются амплитудой одной из переменных например связанной с нелинейным элементом и по характеристике последнего находят другую переменную определяющую режим работы нелинейного элемента после чего принимая все величины синусоидально изменяющимися во времени на основании построения векторной диаграммы определяется амплитуда первой гармоники переменной на входе цепи; путем построения ряда векторных диаграмм для различных...