1.3. Поняття про деформації

Під деформаціями розуміють будь-які зміни розмірів або форми тіла. Деформації можуть бути абсолютними та відносними, коли їх визначають як відношення зміни величини до її початкового значення.

У більшості випадків деформація тіла складається з двох частин: пружної та пластичної (залишкової).

Пружні – це деформації, які зникають при припиненні дії зовнішніх сил на тіло. За нормальної експлуатації інженерних конструкцій не допускаються пластичні деформації, коли розміри і форми елементів конструкцій не зворотно змінюються. Визначення умов виникнення та зростання пластичних деформацій має велике значення для знаходження тих навантажень, які небезпечно можуть передаватися на конструкцію.

1.4. Сили та їх класифікація

Сили, що діють на тіло, можна класифікувати за різними ознаками.

Вони можуть бути зовнішніми та внутрішніми.

Зовнішні – це сили, які прикладаються до тіла за рахунок інших тіл. Зовнішні сили, розподілені по всьому об’єму тіла або його частини, називаються об’ємними або масовими. Зовнішні сили, прикладені по поверхні, називають поверхневими.

Навантаження – це система зовнішніх сил, що діють на тіло.

Внутрішніми силами називають сили взаємодії між частинами твердого тіла. Зовнішні сили викликають деформації тіл, що призводить до виникнення вже внутрішніх сил.

Навантаження тіл може бути статичним або динамічним. Статично прикладені – це сили, при дії яких практично немає прискорень тіла чи його частин. Це має місце, коли навантаження тіла проводити повільно, змінюючи від нуля до певного прикладання сили. Динамічним називають навантаження, при якому виникають прискорення тіла чи якоїсь його частини і, як наслідок, виникають сили інерції.

Навантаження може бути зосередженим, діяти в досить локальній зоні – практично в точці, рисунок 4а), та розподіленим, тобто діяти на певній площадці, або на певній довжині, рисунок 4б), в). Якщо розподіл має рівномірний характер, рисунок 4в), навантаження називають рівномірно розподіленим.

Рисунок 4 Види навантажень: а) зосереджене, б) розподілене,

в) рівномірно розподілене

Для того, щоб розрахувати повне навантаження Q (рисунок 4в) в цьому випадку, рівномірно розподілене навантаження q треба помножити на площу, по якій воно розподілено, або на довжину у випадку розподілення навантаження по довженні.

Q = q⋅ .

Зосереджені сили, як правило, позначають великими літерами F, R, Q, H; вони мають розмірність одиниць сили [Н], [кН], [МН].

Розподілене навантаження, як правило, позначають літерою q і воно має розмірність сили, віднесеної до площі, або сили, віднесеної до довжини [Н/м²], [кН/м²], [МН/м²], або [Н/м], [кН/м], [МН/м].

Момент сили відносно точки (осі) – це добуток сили на плече, рисунок 5.

Плече – це відстань від точки (осі), відносно якої визначають момент, до лінії дії сили, а не до точки прикладення сили. Тобто момент сили F відносно точки (осі) А розраховують так:

,

де а – це є плече – довженна перпендикуляра, встановленого від точки А до лінії дії сили F.

Момент сили позначають літерами М або Т: вони мають розмірність добутку сили на довжину: [Нм], [кНм], [МНм].

При цьому слід зауважити: якщо силу F переміщувати вздовж лінії її дії, момент її відносно точки (осі) А буде залишатися незмінним.

Рисунок 5. Обчислення моменту сили F відносно точки (осі) А

Цілком зрозуміло також, Що у випадку, коли напрямок дії сили проходить через точку (вісь) момент сили відносно цієї точки (осі) дорівнює нулю.

Позначають момент сили як показано на рисунку 6а), б).

Рисунок 6. Моменти сил: а) крутний, б) згинаючий

Контрольні запитання

1. Охарактеризуйте гіпотези, на яких базується галузь науки «Опір матеріалів».

2. Що таке деформація?

3. Охарактеризуйте усі види деформації.

4. Охарактеризуйте усі види навантажень.

5. Що таке момент сили?

5. Охарактеризуйте усі види моментів сили.