1.1. Опір матеріалів руйнуванню

1.1.1. В результаті чого відбувається руйнування тіл?

Руйнування є наслідком взаємодії тіла з зовнішніми силами. Ця взаємо­дія призводить до виникнення в тілі напружено-деформованого стану, який залежить як від навантаження, так і від геометричних параметрів тіла та його пружних характеристик. Згідно з механічною моделлю руйнування, яка базується на методах механіки твердого деформованого тіла, приймається, що у випадку коли напружено-деформований стан досягає граничного значення, залежного від механічних характеристик матеріалу тіла, відбувається руйнування тіла. Тобто, під терміном «руйнування« слід вважати не факт наявності фізичного явища руйнування, а тільки те, що тіло досягло якогось граничного стану (в тому числі, можливо, і руйнування).

1.1.2. Що розуміється лід терміном «міцність»?

Здатність тіла чинити опір руйнуванню зветься міцністю. Отже, збере­ження міцності тіла залежить від взаємодії двох факторів: навантаження і здатності тіла чинити опір цьому навантаженню.

1.2. Характеристика навантаження

1.2.1. Що таке зовнішні сили?

Сили, прикладені до тіла внаслідок взаємодії тіл, звуться зовніш­німи. Зовнішні сили бувають об'ємними, якщо вони прикладені до всіх точок тіла (наприклад, сили інерції) та такі, що прикладені до поверхні тіла (зосереджені або розподілені). Вони бувають в залежності від харак­теру зміни у часі статичними, якщо сили інерції незначні, та динамічними, якщо вони призводять до значного прискорення елементів конструкції.

1.2.2. Що таке внутрішні сили?

Внутрішні сили є наслідком дії одних частин тіла на інші частини тіла під впливом зовнішніх сил або інших причин. Розглядають три види внутрішніх сил: поздовжні сили, поперечні сили та моменти.

Внутрішні сили визначаються за допомогою метода перерізів. Він по­лягає в умовному перерізі тіла у бажаному місці, після чого відкидається одна частина і записуються умови рівноваги для залишеної частини, на яку діють зовнішні сили та внутрішні сили, що виникли в результаті взаємодії залишеної і відкинутої частин тіла (складаються рівняння рівноваги . Для статично невизначених систем

необхідно складати додаткові рівняння, наприклад, рівняння для дефор­мацій частин тіла.

1.2.3. До чого призводить дія внутрішніх сил?

Дія внутрішніх сил призводить до виникнення напружень та дефор­мацій.

1.3. Механічні напруження

1.3.1. Що таке напруження (механічні)?

Відношення величини внутрішньої сили до одиниці площі перерізу зветься напруженням. Розглядають нормальні та дотичні напруження. Нормальні напруження мають місце, якщо внутрішня сила діє пер­пендикулярно перерізу, а дотичні, якщо вона діє в площині перерізу

1.3.2. Що таке напружений стан?

Рис. 1.1. Напружений стан в точці

Напруженим станом в точці зветься сукупність напружень, діючих по можливих площинах, проведених через цю точку. Напружений стан в точці (рис. 1.1) повністю визначається дев'ятьма компонентами напру­жень, три з котрих є нормальними , а шість , т , Т ) - дотичними. Напружений стан в точці прийнято представляти у вигляді тензора напружень:

10

Якщо нормальні напруження діють на площинах, де відсутні дотичні напруження, то вони звуться головними і тоді вони позначаються як о

1.3.3. Які існують напружені стани?

Розглядають три види напруженого стану: лінійний напружений стан, плоский напружений стан, об'ємний напружений стан. Якщо

то має місце лінійний напружений стан (рис. 1.2). Відповідно, тензор напружень має вигляд:

Рис. 1.2. Лінійний напружений стан

Якщо напруження то маємо плоский напружений

стан (рис. 1.3) та відповідний тензор напружень:

Рис. 1.3. Плоский напружений стан

А якщо напруження то має місце об'ємний

Рис. 1.4. Об'ємний напружений стан

напружений стан (рис. 1.4). Тензор напружень має вигляд: