41. Назовите объект и предмет, которые изучает сопротивление материалов. Перечислите основные задачи. Дайте определение понятиям «прочность», «жесткость» и «устойчивость».

Сопротивление материалов – часть механики деформируемого твёрдого тела, которая рассматривает методы инженерных расчётов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость при одновременном удовлетворении требований надежности, экономичности и долговечности.

В сопромате главным объектом для расчета является брус, нагруженный системой внешних усилий (сил, моментов и распределенных нагрузок). Для него могут проводится следующие виды расчетов: на прочность; на жесткость; на устойчивость. Расчет на прочность является основным, т.к. абсолютно все конструкции должны быть прочными.

Различают три вида задачи при расчетах на прочность: проверка на прочность (проверочный расчет); подбор размеров сечения бруса (проектировочный расчет); определение грузоподъемности.

Сопротивление материалов базируется на понятии «прочность», что является способностью материала противостоять приложенным нагрузкам и воздействиям без разрушения. Сопротивление материалов оперирует такими понятиями как: внутренние усилия, напряжения, деформации. Приложенная внешняя нагрузка к некоторому телу порождает внутренние усилия в нём, противодействующие активному действию внешней нагрузки. Внутренние усилия, распределенные по сечениям тела, называются напряжениями. Таким образом, внешняя нагрузка порождает внутреннюю реакцию материала, характеризующуюся напряжениями, которые в свою очередь прямо пропорциональны деформациям тела. Деформации бывают линейными (удлинение, укорочение, сдвиг) и угловыми (поворот сечений).

Основные понятия сопротивления материалов, оценивающие способность материала сопротивляться внешним воздействиям:

Прочность – способность материала воспринимать внешнюю нагрузку не разрушаясь;

Жесткость – способность материала сохранять свои геометрические параметры в допустимых пределах при внешних воздействиях

Устойчивость – способность материала сохранять в стабильности свою форму и положение при внешних воздействиях

Методы сопротивления материалов широко используются при расчете несущих конструкций зданий и сооружений, в дисциплинах связанных с проектированием деталей машин и механизмов.

42. Объясните, чем отличаются упругие и пластические деформации. Перечислите основные допущения сопротивления материалов.

Деформация – это изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением друг относительно друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение.

Деформации разделяют на обратимые (упругие) и необратимые (пластические, ползучести). Упругие деформации исчезают после окончания действия приложенных сил, а пластические – остаются. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положения равновесия (другими словами, атомы не выходят за пределы межатомных связей); в основе необратимых – необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия. Пластические деформации – это необратимые деформации, вызванные изменением напряжений. Деформации ползучести – это необратимые деформации, происходящие с течением времени. Способность веществ пластически деформироваться называется пластичностью. При пластической деформации металла одновременно с изменением формы меняется ряд свойств, в частности, при холодном деформировании повышается прочность.

Наиболее простые виды деформации тела в целом: растяжение, сжатие, срез, смятие, сдвиг, изгиб, кручение.

Допущения сопротивления материалов:

а) допущение об однородности и непрерывности материала, т.е. принимают, что свойства материала не зависят от формы и размеров тела и одинаковы во всех его точках;

б) допущение о малости рассматриваемых перемещений. Предполагают, что перемещения, возникающие в конструкции в результате ее деформации, настолько малы, что по сравнению с размерами элементов ими можно пренебречь;

в) допущение о линейной зависимости между силами, действующими на конструкцию, и вызываемыми ими перемещениями. Согласно этому допущению величины упругих перемещений, возникающих в конструкции, прямо пропорциональны величинам, вызвавших их сил;

г) допущение об идеальной упругости материала. Предполагают, что материал обладает способностью полностью восстанавливать первоначальные размеры и форму после устранения нагрузок. Это допущение справедливо при ограниченных нагрузках, выше которых в материале возникают остаточные деформации, не исчезающие после удаления нагрузки;

д) допущение, называемое принципом независимости действия сил. Согласно этому принципу, результат воздействия на сооружение системы нагрузок, приложенных одновременно, равен сумме результатов воздействия тех же нагрузок, прикладываемых к телу по отдельности.

е) допущение, именуемое гипотезой плоских сечений (Я. Бернулли), на основании которой предполагают, что плоские поперечные сечения, проведенные в брусе до деформации, остаются плоскими и нормальными к продольной оси и после деформации.