Лекция 8. Сопротивление материалов. Общие сведения. Классификация элементов конструкций.

Элементы конструкций классифицируются в зависимости от соотношения размеров следующим образом:

1. Брус – это элемент конструкции, у которого длина гораздо больше ширины и толщины. Например, стержни в стержневых системах, балки в балочных системах.

2. Оболочка – это элемент конструкции, у которого толщина гораздо меньше длины и ширины. Например, различные ёмкости, детали из листового материала.

3. Массив – это элемент конструкции, у которого все три размера примерно одного порядка. Например, здание, станина станка, корпусная деталь.

Классификация нагрузок.

Нагрузкой называется внешнее действие не брус. Нагрузки классифицируются по следующим признакам:

1. По виду:

   1. сосредоточенные силы – это нагрузки, имеющие малую поверхность действия (точку). Они обозначаются векторами, символом F и измеряются в Ньютонах (Н).

   2. распределённые силы – это нагрузки, имеющие значительную поверхность действия и распределяющиеся на ней по какому-либо закону. Частным случаем такой нагрузки является равномерно – распределённая нагрузка. Она характеризуется интенсивностью q (количеством нагрузки на единицу длины), длиной действия и обозначается так, как указано на рисунке 9.

Рисунок 29. Равномерно – распределённая нагрузка.

При проведении расчётов принято равномерно – распределённую нагрузку заме-

нять эквивалентной сосредоточенной силой Q = ql, приложенной в середине дли-

ны действия нагрузки. (рисунок 24).

1.3. моменты – это нагрузки, оказывающие вращающее действие на брус. Они обоз-

начаются направленными дугами, символом m и измеряются в Нм.

2. По характеру:

   1. статические нагрузки – это нагрузки, медленно возрастающие от 0 до конечного

значения и далее остающиеся постоянными.

2. динамические (ударные) – это нагрузки, мгновенно возникающие и мгновенно исчезающие.

3. По времени действия:

1. длительного времени действия – это нагрузки, действующие очень большой промежуток времени (десятки лет и более). Например, действие моста на опоры.

2. временные – это нагрузки, действующие небольшой промежуток времени. На-

пример, ветровая нагрузка, снеговая нагрузка.

3. повторные нагрузки – это нагрузки, повторяющиеся многократно в процессе работы. Например силы взаимодействия между зубьями в зубчатой передаче.

Понятие о деформации.

Деформацией называется изменение формы, размеров бруса под действием нагрузки. Деформации бывают двух видов: упругие и пластические.

Упругая деформация исчезает после снятия нагрузки (пружина). На принципе упругого деформирования основана работа амортизаторов.

Пластическая деформация остаётся после снятия нагрузки (пластилин).На принципе пластического деформирования основана обработка давлением (ковка, штамповка, прокатка, волочение).

В зависимости от вида нагрузки и её расположения относительно бруса его упругие и пластические деформации бывают четырёх видов:

1. Растяжение – сжатие. Эта деформация возникает в тех случаях, когда на брус действуют сосредоточенные силы, расположенные на его оси.

2. Кручение. Эта деформация возникает в тех случаях, когда на брус действуют моменты, расположенные в плоскостях, перпендикулярных его оси.

3. Изгиб. Эта деформация возникает в тех случаях, когда на брус действуют сосредоточенные и распределённые силы, перпендикулярные его оси, и моменты, лежащие в плоскости его оси. Перечисленные нагрузки могут действовать как по отдельности, так и вместе.

4. Срез. Эта деформация возникает в тех случаях, когда на брус действуют две равные, противоположно направленные, параллельные, перпендикулярные оси бруса сосредоточенные силы, расстояние между линиями действия которых мало.

Растяжение-сжатие Кручение Изгиб Срез

Рисунок 30. Виды деформаций бруса.