3.Схематизация реальных объектов (модели материалов, типы элементов конструкций и внешних воздействий).

В сопротивлении материалов исследование реального объекта следует начинать с выбора расчётной схемы. Построение расчётной схемы следует начинать со схематизации структуры и свойств материалов. Принято рассматривать все материалы как сплошную и однородную среду.

Модели материалов.

Модель материала наделяется свойствами упругости, пластичности и ползучести.

1)Модель упругого материала.

У этого материала связь межу напряжением и деформациями – линейная (пружина). Упругость – свойство тела восстанавливать свою форму после снятия внешних нагрузок.

Никаких необратимых процессов не возникает.

2)Модель пластической среды.

Связь между напряжением и деформацией нелинейная. Пластичность – свойство тела сохранять после прекращения действия нагрузки, или частично полученную при нагружении, деформацию.

При нагружении в материале возникают необратимые деформации, которые не исчезают после разгрузки.

3) Вязкоупругий материал.

Характерно то, что напряжения и деформации состояния зависят от времени. Происходят процессы ползучести и релаксации. Ползучесть – свойство тела увеличивать деформацию при постоянных внешних нагрузках.Ползучесть – рост деформации с течением времени. Релаксация – уменьшение напряжений с течением времени.

4) Изотропные и анизотропные материалы.

У изотропных материалов свойства во всех направлениях одинаковы или разницей можно пренебречь. У анизотропных механические характеристики зависят от направления (армированные материалы, композиты).

Инженерная модель материала, принятая в сопротивлении материалов, наделена

следующими свойствами:

• сплошность (материал непрерывно заполняет весь объем элемента конструкции);

• однородность (свойства материала в каждой точке одинаковы);

• изотропность (свойства материала во всех направлениях одинаковы);

• идеальная упругость (для материала выполняется закон Гука).

Типы элементов конструкций.

К числу основных типов элементов, на которые в расчётной схеме подразделяется целая конструкция, относятся: стержни, пластины, оболочки и пространственные тела (массивы).

Стержень – это тело, длина которого существенно превышает размеры поперечного сечения .

Пластина – это тело, у которого толщина существенно меньше его размеров . Естественно искривлённая (криволинейная) пластина называется оболочкой.

Массивное тело характерно тем, что все его размеры имеют один порядок.

Учитываются номинальные размеры, не учитываются погрешности.

Типы внешних воздействий.

Модели нагружения содержат схематизацию внешних нагрузок по величине, характеру распределения (сосредоточенная, распределенная сила или момент), а также воздействию внешних полей и сред.

Внешние нагрузки подразделяют на сосредоточенные и распределённые. Силу или момент, которые условно считаются приложенными в точке, называют сосредоточенными.

а)Сосредоточенная сила