Сопромат:
|
Основные гипотезы сопротивления материалов
|
Сопромат.
|
При построении теории расчета невозможно отразить все многообразие свойств реальных материалов, поэтому приходится делать целый ряд допущений, упрощающих расчеты.
|
|
Расчетная схема
|
Сопромат.
|
В сопромате расчеты производятся с помощью расчетных схем.
|
|
Внутренние силы
|
Сопромат.
|
Между соседними частицами тела (молекулами, кристаллами, атомами) всегда имеются определенные силы взаимодействия, иначе внутренние силы.
|
|
Классификация внешних сил
|
Сопромат.
|
Внешними силами называют силы взаимодействия между рассматриваемым элементом конструкции и связанными с ним телами.
|
|
Метод сечений (розу)
|
Сопромат.
|
Так как внутренние силы взаимно уравновешены и стоит задача выразить их через внешние, то необходимо выполнить такую операцию, чтобы внутренние силы стали явными.
|
|
Построение эпюр внутренних силовых факторов
|
Сопромат.
|
Задача определения наибольших напряжений начинается с поиска сечения, в котором действуют наибольшие внутренние усилия.
|
|
Эпюры внутренних усилий
|
Сопромат.
|
В случаях растяжения-сжатия (а) или кручения (б) ординаты эпюр продольных сил или крутящих моментов также показывают их величины в соответствующих поперечных сечениях.
|
|
Понятие о напряжениях
|
Сопромат.
|
Брус может выдержать большую или меньшую нагрузку в зависимости от толщины или от свойств его материала. Необходимо ввести физическую величину (или характеристику), позволяющую учесть эти особенности работы конструкции под нагрузкой.
|
|
Понятия о деформациях
|
Сопромат.
|
Реальные тепа под воздействием внешних сил могут изменять свою форму и размеры, т.е. деформироваться.
|
|
Виды нагружения (или виды деформации стержня)
|
Сопромат.
|
В сопромате различают несколько простейших видов нагружения и несколько сложных. К простейшим относятся следующие.
|
|
Основные условия прочности. допускаемые напряжения. условие жесткости
|
Сопромат.
|
Ответы на вопросы о прочности может дать оценка прочности конструкции, которая сводится к сравнению расчетных напряжений с допускаемыми.
|
|
Растяжение - сжатие
|
Сопромат.
|
Центральным растяжением (сжатием) называется такой вид деформации, при котором в поперечном сечении бруса возникает только продопьная сила (растягивающая или сжимающая), а все остальные внутренние усилия равны нулю.
|
|
Напряжения и расчет на прочность
|
Сопромат.
|
При центральном растяжении (сжатии) в поперечном сечении возникают нормальные напряжения.
|
|
Деформации и перемещения при растяжении - сжатии
|
Сопромат.
|
При растяжении и сжатии бруса меняются его продольные и поперечные размеры.
|
|
Статистически неопределимые задачи
|
Сопромат.
|
Для обеспечения кинематической неизменяемости плоской упругой системы на нее должны быть наложены 3 связи.
|
|
Кручение
|
Сопромат.
|
Кручением называется такой вид деформации, при котором в поперечном сечении вала возникает только крутящий момент Мкр, а все остальные внутренние силовые факторы равны нулю.
|
|
Построение эпюр крутящих моментов
|
Сопромат.
|
Построение эпюры крутящих моментов для вала.
|
|
Напряжение и расчет на прочность
|
Сопромат.
|
Расчет стержня круглого поперечного сечения на прочность.
|
|
Геометрические характеристики плоских сечений
|
Сопромат.
|
Простейшими видами напряженного состояния стержневых элементов конструкции являются: растяжение, кручение и изгиб. Основные расчетные формулы для определения напряжений и деформаций.
|
|
Статистические моменты сечения
|
Сопромат.
|
При определении положения центра тяжести сечения необходимо определять значения статических моментов этого сечения.
|
|
Моменты инерции сечения
|
Сопромат.
|
Моменты инерции сечения входят в формулы для напряжений и деформаций.
|
|
Моменты сопротивления сечения
|
Сопромат.
|
Осевым моментом сопротивления называется отношение момента инерции относительно данной оси к расстоянию от оси до наиболее удаленной точки поперечного сечения.
|
|
Рациональные формы поперечных сечений
|
Сопромат.
|
Нормальные напряжения в произвольной точке поперечного сечения балки при прямом изгибе определяются по формуле.
|
|
Изгиб
|
Сопромат.
|
Изгиб является наиболее частым случаем на-гружения различных систем: изгиб испытывают оси транспортных средств, рельсы, детали машин, механизмов и строительных сооружений.
|
|
Напряжение при изгибе и расчет брусьев на прочность
|
Сопромат.
|
Во всех точках поперечного сечения бруса при поперечном изгибе возникают нормальные и касательные напряжения (на рис. 5.1,6 эти напряжения показаны в точках, отстоящих на расстоянии Y от оси X).
|
|
Построение эпюр изгибающих моментов
|
Сопромат.
|
Рассмотрим пример построения эпюр поперечных сил Q и изгибающих моментов Мx.
|
|
Определение перемещений в статистически определимых системах. расчеты на жесткость
|
Сопромат.
|
Одной из задач сопротивления материалов является оценка жесткости конструкции, т.е. степени ее искажения под действием нагрузки. Если балка под нагрузкой сильно прогибается, то при ее эксплуатации появятся затруднения.
|
|
Определение перемещения методом мора
|
Сопромат.
|
Существует несколько способов определения перемещений поперечных сечений при изгибе. Если не требуется знание уравнения изогнутой линии бруса, а необходимо определить только линейные или угловые перемещения отдельного сечения, удобнее всего воспользоваться методом Мора.
|
|
Правило верещагина
|
Сопромат.
|
При вычислении интегралов вместо аналитических выражений моментов используются их эпюры. Т.е. значение можно найти по способу Верещагина, "перемножив" эпюры Мp и М1.
|
|
Примеры определения перемещений при изгибе
|
Сопромат.
|
Для балки, защемленной одним концом и нагруженной на свободном конце силой Р, определить прогибы свободного конца и сечения.
|
|
Сложное нагружение
|
Сопромат.
|
Простые случаи нагружения твердого тела - растяжение, кручение и изгиб являются основой для более сложных нагружений, которые являются их комбинацией.
|
|
Косой изгиб
|
Сопромат.
|
Косым изгибом называется такой вид изгиба, при котором плоскость нагрузки (силовая линия) изгибающего момента не совпадает ни с одной из главных осей инерции поперечного сечения стержня X, Y.
|
|
Внецентренное растяжение - сжатие
|
Сопромат.
|
Внецентренным растяжением (сжатием) называется такой вид нагружения, при котором равнодействующая внешних сил не совпадает с осью стержня, как при обычном растяжении (сжатии), а смещена относительно продольной оси и остается ей параллельной.
|
|
Изгиб с кручением круглых валов
|
Сопромат.
|
Для использования основных расчетных формул, использующих эквивалентные напряжения, необходимо определить главные нормальные напряжения. (Три главные напряжения определяются кубическим уравнением, точные решения которого даются формулами Кордано).
|
|
Расчет на прочность пространственнс рамы с ломаной осью
|
Сопромат.
|
В пространственной раме, в отличие от плоской, как стержни, составляющие раму, так и нагрузки не находятся в одной плоскости (рис 7.4 а, 6). При построении эпюр используется, как и в других случаях, метод усечений.
|
|
Устойчивость сжатых стержней
|
Сопромат.
|
Исследование причин разрушения сооружений показало, что для надежной работы конструкции под нагрузкой недостаточно сделать ее элементы прочными, необходимо еще обеспечить сохранение первоначальной формы равновесия как самих элементов, так и всей конструкции в целом.
|
|
Определение критической силы по формуле эйлера
|
Сопромат.
|
Для шарнирно закрепленного, центрально-сжатого стержня постоянного сечения.
|
|
Определение критической силы с помощью эмпирической формулы
|
Сопромат.
|
Если гибкость стержня меньше предельного значения - область ВС, то формула Эйлера становится неприменимой, так как критические напряжения превышают предел пропорциональности и закон Гука неприменим.
|
|
Практический метод расчета на устойчивость
|
Сопромат.
|
В основу рачетов сжатых стержней на устойчивость положено требование, согласно которому допустимое напряжение должно быть меньше не только предела текучести.
|
|
Определение критической силы с помощью дифференциального уравнения (точечный метод определения ркр)
|
Сопромат.
|
Если коэффициент приведения длины не очевиден, то Ркр можно найти, решая дифференциальное уравнение - это точный метод определения критической силы.
|
|
Энергетический метод определения критической силы
|
Сопромат.
|
Ввиду трудности интегрирования дифференциального уравнения упругой линии стержня часто применяют различные приближенные методы определения критической силы.
|
|
Основные обозначения, принятые в сопромате
|
Сопромат.
|
Р - сосредоточенная сила (условно как бы приложенная в одной точке), g - интенсивность распределенной нагрузки, сила на единицу длины (Н/м, МН/м), М - внешний момент, действующий на элемент конструкции (изгибающий или крутящий) и.т.д.
|
|