Питання для самоперевірки:

1. Що таке розтяг і стиск?

2. Що виникає при деформації в поперечних перерізах?

3. Що таке повдожня сила?

4. Нормальні напруження – що це?

5. Поняття абсолютне подовження та укорочення.

6. Метод РОЗУ.

7. Що таке епюра?

8. Правила побудови епюри поздовжніх сил та нормальних напружень при розтягу (стиску).

9. Поздовжні і поперечні деформації.

10. Закон Гуку.

11. Охарактеризувати діаграму розтягу.

12. Назвати механічні характеристики матеріалів.

Питання для самостійного вивчення:

С/Р 1. Діаграми розтягу.

С/Р 2. Механічні характеристики матеріалів.

Література:

1. Михайлов а.М. Сопротивление материалов. М.: Стройиздат, 1989. С.25-67

ЛЕКЦІЯ № 9

Тема 2.3. Зріз і зім’яття.

Тема 2.4. Геометричні характеристики перерізу

План лекції

1. Зріз і зім’яття. Умова міцності.

2. Поняття про чистий зсув.

С/Р 3. Характер роботи болтових і зварювальних з’єднань, розрахунок на

міцність цих з’єднань.

С/Р 4. Моменти інерції.

5.Момент інерції відносно паралельних осей

6. Головні осі і головні центральні моменти.

1. Зріз і зі м’яття. Умова міцності.

Зріз (зсув) – це деформація виробу під дією дотичної напруги, при якій одна його частина зміщується відносно іншої по якій-небудь площині (поверхні).

Найчастіше зріз спостерігається в заклепках і болтах. Стосовно матеріалів, що мають волокнисту структуру(наприклад, деревина), такий вид руйнування називається сколюванням.

Умова міцності елементів, працюючих на зріз: τ = Q /A_зр ≤ [τ _зр]

де A_зр – площа зрізу

[τ_зр]- дотична напруга, що допускається, яка в першому наближенні приймається рівною [τ_зр≈(0.7÷0.8)[σ]

Зім’яття - вид місцевої пластичної деформації; виникає при стискуванні твердих тіл, в місцях їх контакту.

Зімяття матеріалу починається тоді, коли інтенсивність напруги досягає величини межі плинності матеріалу

Умова міцності елементів, працюючих на зріз: σ= Q /A_зм ≤ [σ_зм]

де A_зм – площа зім’яття

[σ_зм]- напруга, що допускається, яка приймається рівною [σ_зм]≈(1.7÷2.2)[ σ_зм ]

2. Поняття про чистий зсув.

Експериментально чисте зрушення може бути здійснене при крученні тонкостінної труби (рис.а), тому деформація чистого зрушення віднесена до теми " кручіння".

Розглянемо елемент abсd, вирізаний з тонкостінної труби (рис.б).

При виникненні дотичної напруги елемент перекошується. Якщо вважати грань ad закріпленою, то грань bc зрушиться в положення b₁c₁. Прямі кути між гранями змінюються на величину γ. Кут γ, є зміною спочатку прямого кута між гранями елементарного паралелепіпеда, називається кутом здвигу.

Дотична напруга τ і кут γ зрушення, що називається також відносним зрушенням, пов'язані прямою пропорціональністю, т. е. законом Гуку

τ = Gγ

Величина G, що входить в цю формулу, називається модулем зсуву.

Ця величина характеризує жорсткість матеріалу при деформації зрушення.

Оскільки виражається абстрактним числом, то модуль зрушення G, як і модуль подовжньої пружності Е, має ту ж одиницю виміру, що і напруга: МПа, Н/мм², кгс/см².

Між модулем пружності Е і модулем зрушення G існує залежність, яку приводимо без виведення :

де - μ коефіцієнт поперечної деформації(коефіцієнт Пуассона).

Приведені співвідношення між G і E підтверджуються дослідами.

С/Р 3. Характер роботи болтових і зварювальних з’єднань, розрахунок

на міцність цих з’єднань.

У будівництві використовують такі основні ви­ди з'єднань:

за допомогою зварювання, болтові, на заклепках.

Широке застосування зварних з'єднань (близько 95 % усіх з'єднань) забезпечують такі їхні переваги:

• висока міцність та надійність;

• відсутність проміжних деталей та отворів (що спрощує конструкцію);

• простота виконання;

• економія металу на 10-20% порівняно з бол­товими та заклепковими з'єднаннями (через відсутність ослаблень та проміжних деталей);

• високий рівень механізації та автоматизації процесів зварювання.

Водночас зварні з'єднання мають певні недоліки:

• залишкові деформації та напруження внаслідок нерівномірного нагрівання та вистигання металу;

• значні концентрації напружень поблизу та без­посередньо у швах, що зумовлює зниження міцності при повторних і вібраційних навантаженнях;

• у навколошовній зоні термічно та механічно зміцнені метали відпускаються;

• для виконання зварного з'єднання потрібне спеціальне обладнання.

У будівництві найбільше використовують електродугове зварювання. За рівнем механізації та автоматизації процесів розрізняють такі його види:

• ручне,

• напівавтоматичне (автоматизована подача зварювальних матеріалів і ручне перемі­щення дуги вздовж шва)

• автоматизоване зва­рювання (всі операції автоматизовано).

За способом заповнення шва металом та тех­нологічними ознаками розрізняють:

• зварювання електродом, що плавиться;

• зварювання неплавким електродом (вугільним чи вольфрамовим із введенням у дугу присад­кового стержня для отримання необхідного об'єму рідкого металу і заповнення шва).

З'єднання за допомогою заклепок використовують у металевих конструкціях з 20-х років XIX ст.

Болтові з'єднання з'я­вилися практично одночасно з чавунними кон­струкціями (близько середини XVIII ст.). Бага­торічна практика використання таких з'єднань свідчить про їхню високу надійність.

Болти широко використовують під час мон­тажу конструкцій, що зумовлено простотою їх встановлення. Вони не потребують спеціалізова­ного обладнання. Відсутність термічної дії дає змогу уникнути залишкових напружень та де­формацій. Отвори під болти чи заклепки є віднос­но невеликими концентраторами напружень. Цим забезпечується необхідна надійність конструкцій при несприятливому характері навантажень. Тому при інтенсивних динамічних, вібраційних та повторних навантаженнях доцільно використову­вати заклепкові й болтові з'єднання.