Міністерство освіти і науки України

Дніпропетровський державний аграрно-економічний університет

Кафедра теоретичної механіки та опору матеріалів

Розрахунки елементів конструкцій та деталей машин

на міцність та жорсткість за дії динамічних навантажень

Методичний посібник до практичних занять і самостійної роботи при виконанні розрахунково-графічних робіт з механіки матеріалів і конструкцій,

коливань в інженерній справі та технічної механіки

для студентів денної та заочної форми навчання

Дніпро

2017

Методичний посібник до виконання домашніх розрахунково-проектувальних робіт з механіки матеріалів і конструкцій, опору матеріалів, основ теорії коливань в інженерній справі та втомної міцності, прикладної та технічної механіки для студентів напряму підготовки 6.100102 «Процеси, машини та обладнання агропромислового виробництва». Розрахунки елементів конструкцій та деталей машин на міцність та жорсткість за дії динамічних навантажень. / Дніпропетровський державний аграрно-економічний університет, м. Дніпро, 2017 р. – 60 c. Тираж – 50.

Склали: професор Дем’яненко А.Г.

доцент Перехрест В.І.

ст. викл. Гурідова В.О.

Рецензент: зав. кафедри будівельної механіки та опору матеріалів ПДАБіА, д.т.н., професор Красовський В.Л.

Розглянуто і схвалено на засіданні кафедри теоретичної механіки та опору матеріалів. Протокол № від р.

Рекомендовано науково-методичною радою інженерно-технологічного факультета ДДАЕУ. Протокол № від р.

ВСТУП

Створення сучасних технічних об’єктів і технологічного обладнання, забезпечення належних умов їх використання та експлуатації пов’язані з потребою підготовки висококваліфікованих інженерів-механіків. Така підготовка неможлива без знання інженерних розрахунків конструкцій та їх елементів за дії динамічних навантажень.

Динамічне навантаження спричиняє в процесі деформування помітні прискорення або всієї конструкції, або її частин. Ці прискорення можуть бути обумовленими силами інерції, що виникають при поступальному чи обертальному русі конструкції, ударними навантаженнями або коливальними процесами. З практичного боку оцінок міцності динамічні ефекти приводять до більших ніж у статиці сил та деформацій елементів конструкцій і цим погіршують умови їх експлуатації. У багатьох випадках коливань та удару в системах у полі тяжіння динамічні ефекти оцінюються т.з. коефіцієнтами динамічності, якими ми широко користуємось.

Загальні методи розрахунків динамічних процесів засновані на двох підходах. При першому з них використовують відомий з теоретичної механіки принцип Даламбера, згідно з яким будь-яке рухоме тіло можна вважати таким, що перебуває в стані миттєвої рівноваги, якщо до діючих зовнішніх навантажень додати сили інерції спрямовані в бік, протилежний прискоренню. При другому підході, коли обчислення сил інерції пов’язане з труднощами, для визначення максимальних динамічних напружень і деформацій використовуються закони про зміну енергії або зміну кількості руху системи. Для формулювання рівнянь руху складних систем з кількома ступенями вільності найбільш ефективним є метод рівнянь Лагранжа ІІ-го роду.

Нижче розглянуто деякі випадки дії динамічних навантажень:

• розрахунки конструкцій з урахуванням сил інерції при сталих прискореннях;

• розрахунки напружень і деформацій у елементах швидкообертальних деталей машин;

• розрахунки ударних процесів, коли за короткий проміжок часу виникають великі прискорення та динамічні зусилля;

• дослідження параметрів власних та вимушених коливань пружних систем за наявності сил в’язкості.

• розрахунки параметрів конструкцій на втомну міцність за умови циклічних навантажень.

Завдання й задачі, помічені зірочкою*, рекомендуються для опрацювання на практичних заняттях, інші призначені для самостійного виконання і представлення у залікових розрахунково-графічних роботах.