2) Схематизация в курсе см. Реальный объект и расчетная схема. Основные допущения, гипотезы. Типовые схемы конструкций. Классификация внешних нагрузок.

Реальный объект – это сооружение, конструкция, техническая сис­тема, машина, механизм, узлы, элементы, детали.

Приступая к расчету конструкций (реальный объект), необходимо установить, что является важ­ным и что несущественно, рассмотрев реальные свойства материала, гео­метрические параметры конструкции, условия эксплуатации и другие факторы. По этим трем основным направлениям проводится схематизация ре­ального объекта и выбор расчетной схемы.

Реальный объект, освобожденный от несущественных особенно­стей, с приложением действующих нагрузок носит название расчетной схемы.

В процессе перехода от реального объекта к расчетной схеме конст­руктор решает своеобразную задачу на «оптимум». То есть путем мини­мального отступления от реального объекта надо максимально приблизить расчетную схему к эффективному теоретическому методу решения данной задачи для одного объекта может быть несколько расчетных схем. За ос­новную принимается наиболее оптимальная расчетная схема с точки зрения реализации того или иного метода расчета.

1. Допущение о сплошности материала. Считается, что материал не­прерывно заполняет объем элемента конструкции.

2. Допущение об однородности и изотропности. Свойство однородно­сти означает, что весь объем материала обладает одинаковыми механиче­скими свойствами. Изотропным называется материал, у которого характе­ристики свойств одинаковы во всех направлениях. В противном случае его называют анизотропным (дерево, стеклопластики). Примеры (резина, железобетон, волокнистые материалы).

3. Допущение о малости деформаций. Предполагается, что деформации малы по сравнению с размерами деформируемого тела. С допущением о малости деформаций тесно связан принцип начальных размеров: при составлении уравнений статики размеры элемента после нагружения считают такими же, как и до нагружения.

4. Допущение об упругости и линейной деформируемости материала.

Упругость - свойство тела восстанавливать первоначальные размеры после снятия нагрузок. Тела предполагаются абсолютно упругими, при этом выполняется закон Гука, устанавливающий прямую пропорциональ­ную зависимость между деформациями и нагрузками.

Принцип независимости действия сил (ПНДС) является следствием двух последних допущений. Результат воз­действия на тело системы сил равен сумме результатов воздействия тех же сил, прилагаемых к телу последовательно и в любом порядке.

При выборе расчетной схемы вводятся упрощения в геометрию реаль­ного объекта. Основной упрощающий прием заключается в приведении элементов конструкции к типовым геометрическим схемам:

1. Брус - тело, у которого два размера малы по сравнению с третьим (длиной)

2. Пластина - тело, ограниченное двумя плоскими поверхностями, расстояние между которыми мало по сравнению с другими разме­рами - шириной и длиной (крышки резервуаров, перекрытия сооружении и т. д.).

3. Оболочка - тело, ограниченное двумя криволинейными поверхно­стями, расстояние между которыми мало по сравнению с дру­гими размерами (тонкостенные резервуары, котлы, купола зданий, корпуса судов, обшивка фюзеляжа).

4. Массив – тело, у которого все три размера одного порядка (фундаменты сооружений, подпорные стенки).

Внешними силами называются силы взаимодействия рассматриваемого элемента конструкции со связанными с ним телами, включая и внешнюю среду.

По способу приложения нагрузки сводят к распределенным (погонная, поверхностная, объемная) и сосредоточенным силовым воздействием.

По характеру изменения в процессе приложения нагрузки делятся на

Статические, к ним относятся нагрузки, не меняющиеся со временем (собственный вес) или меняющиеся настолько медленно, что вызываемые ими ускорения и силы инерции элементов пренебрежимо малы (снеговая нагрузка)

Динамические нагрузки меняют свое значение, положение или на­правление в короткие промежутки времени (движущиеся нагрузки, удар­ные, сейсмические и др.), вызывая большие ускорения и силы инерции, что при водит к колебаниям конструкций и сооружений.

Повторно-переменные нагрузки многократно (до нескольких мил­лионов раз) изменяют со временем значение или значение и знак. Разруше­ние материала под действием таких нагрузок называется усталостным (на­пример, разрушение куска проволоки от многократного перегибания).

По продолжительности действия нагрузки делят на:

Постоянные, действующие в течение всего вре­мени существования конструкции или сооружения (вес несущих и ограж­дающих конструкций, вес и давление грунта)

Временные нагрузки, действуют на протяжении отдельных периодов (от веса людей, материалов, обору­дования и др.)

3) Внутренние силы и их природа. Метод сечений и его сущность, порядок действий. Название внутренних усилий и их выражение, формулировка для каждого усилия. Виды нагруженний (сопротивлений бруса).

Внутренние силы – силы взаимодействия между частичками данного тела, обеспечивающие целостность тела.

В курсе СМ принимают во внимание и определяют внутрен­ние силы, которые возникают при нагружении тела внешними силами. Для определения внутренних сил применяется метод сечений:

1) рассекают брус воображаемой плоскостью на две части;

2) отбрасывают мысленно одну из частей;

3) заменяют влияние отброшенной части на оставленную внутренними усилиями;

4) уравновешивают, составляют уравнения равновесия для системы сил которая действует на оставленную часть.

что продольная сила N численно равна алгебраической сумме проек­ций всех внешних сил, действующих на одну из частей рассеченно­го бруса, на продольную ось z; Qx - то же на ось х; Qy - то же на ось у;

крутящий момент Мz численно равен алгебраической сумме моментов всех внешних сил, действующих на одну из частей относительно оси бруса z; Мх - то же относительно оси х; Му - то же относительно оси у.

Метод сечений позволяет найти все внутренние усилия и моменты в любом сечении бруса при действии любой нагрузки.

Каждому из внутренних усилий соответствует простой вид сопротив­ления (нагружения) бруса. Продольной силе N - растяжение или сжатие, поперечной силе Qx или Qy - сдвиг, крутящему моменту Mz - кручение, а изгибающим моментам Мх Му - изгиб.