Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

PRIKLADNAYa_MEKhANIKA_ch1

.pdf
Скачиваний:
64
Добавлен:
24.03.2015
Размер:
1.26 Mб
Скачать

м.нmcru'пво ОЕЩЕГО И ПРОФI:,ССИОНЛJIЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

-------_.-.....-. Российской ФЕдЕРAUИИ

;\'i';1(~f~(1Н;;:Кая государственная академия IOНКОЙ )(.имическоЙ

технолопш им М.В. Ломоносова

н.э. Горова

ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА

Часть 1

МО(:ква 19'96

www.mitht.ru/e-library

YjJ.!{ 531.8

БОО 30.12

и75

Реuензенты: И.А.РаЗДI\Н, С.Н.1!сркуръева Автор: Н.Э.Г()РОF3. !1р1lк.18,::.нея ыехэ.н.!ка.

Часrь 1.

~.f> с,:,р., 4з рис.

Москва. I9'Jб

в по(;о5j~И ИЗЛО1!:сна часть курса !1рllкла;:;ной механики,

на основе которой 1; ДЭJ:!>неР.с:ен ИЭУЧ/J.;JТС!! основные разделы

ДИСЦУ.П.1lИНЫ "Пр:-lклмsая мэха!!ика и OCH()~Ы конструировIUШЯ".

Пособие пре;J,назначено ДЛЯ студентов 2-го курса.

lтвер;:щено 6и6лиотеЧНО-i/ЗД8те.1ЬСКОЙ КО!.G\ссиеЙ

в/Ul'ieCTBe учеоt;ого пособия

®ми:r..cr им. Ы.В.Ломоносоэа

www.mitht.ru/e-library

ПреДИС1!овие

Основой учебного пособия является конспект лекций по ПРИКJIlIДI!ой механике, npoчит8ННЫХ студентlШ 2-:'0 курса днев­

НЫХ ~акультетоа а I995г. и I99бг. а соответствии с npoгpaw­

мой дисциплины "I1p=адная механика и основы конструирования~

В сераом разделе пособия рассwaТРИВ8ЮТся: задачи и

цель изучениякурса ПРИКJIlIДI!ой механики; критерии работо­

способности механических объектов химических nPOИЗВОДСТ8;

зтапы анализа npoчностной нв,цежности объекта.

во атором разделе излагаются основные положения статики

абсоJlЮТНО твеРдОГО тела.

В третьем разделе даны основные полоESНИЯ механики

деформируемого твердого тела.

Четаертый раздел посаящен механическим свойствам

конструкционных waтериалоа.

В пятом разделе рассwaтривается расчет Н8Лряхьнно­

-деформированного состояния и несущей способности стер.ня

при растнаении и сатии.

www.mitht.ru/e-library

1.ПРЕДМЕТ ПРИКЛАДНОЙ МЕХАНИКИ. КРИТЕРИИ

РАБОТОСПОСОБНОСТИ МЕХАНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.

Прик.1адная ~еханика содержит теоретические ОСнОВЫ проек­

тирования и оценку работоспособности типовых механических объ­ ектов хи!>шческих производств. Состоит из двух частей. В первой частlf ИЗ)'Чаются расчетные ~fодели по OCHOBHЫ~ критерия~ работо­

способности, во второй - общие принципы конструирования и расче­ та типовых объеJ..'ТОВ.

Це,1Ь 1IЗучсния ДlfеЦИП.1ИНЫ - по:tyЧение знаний, необходи~ых инженера~f-ТСХНО:lOгам д.1Я обеспечения надежной эксплуатации су­

ществующего оборудования, обоснования ВvJ~ОЖНОСТИ его модерни­

зации и создания нового.

Под работоспособностью пони~ают состояние объекта

(\fашины, дета.1И. уз.1а), при котором он может выполнять заданные функции с пара\fстрами, установленными нормативно-технической

документацией.

Критерии работоспособности: прочность, жесткость, устойчи­ вость, Вlfброустойчнвость, герметичность, коррозионная стойкость, ВЫНОС.1ИВОСТЬ (устаJ1ОСТНая прочность) и т. д.

Прочность характеризует способность дета..1И ".1И элемента

I<ОНСТРУКЦИИ выдеРЖlfвать внешние нагрузки, не разрушаясь, ~

кость способность выдерживать нагрузки без существенного изме­

нсн;й раз~1еров. Устойчивость - свойство элементов конструкции,

вывсденных из состояния равновесия, возвращаться в исходное по­

.10жение при уда.1ении нагрузки. Выносливость - способность дета.'1и

(уз..1а) не разрушаться при циклических нагрузках.

Надежность - свойство объекта (изделия) выполнять в течение заданного вре~ени свои функции, сохраняя в заданных пределах экс­

плуатационные показатели.

www.mitht.ru/e-library

5

на рис..I.l показаны схемы типовых аппаратов и ~fашнн, в которых осущеСТВ,1ЯЮТСЯ ХИ~fИческие, физические И.1И фЮИКО­

химические процессы (химические реакЦИИ, теnдооб~fен, испарение, ректификация, абсорбция, адсорбция и т. д.)

для кожухоорубного теп.100б~lенника (C~f. рис. 1.1.(1) це:tесо­ образно оценить влияние перепада тc~tnepa'I)'P на прочмость труб и

кожуха. а Также - устойчивость труб.

Вертикальные тонкостенные 311параты (см. РИС. 1.1,б), рабо­

тающие при внутреннем даВJIении р < 1О МПа, и тодстостснные ШI­

параты (см. рис. 1.1,в) высокого давления (р > 10 МПа)раССЧJtтывают

на прочность И гермстичность во избежание разрыва корпуса и вы­ броса в окружающую среду продуктов переработm.

Важнейши),f критерием работоспособности центрифуги (см. рИС. l.1,r) является виброустойчивос'Гь вада, искдючающая его раз­ рушение вследствие резонансных ЯВ!lений при упругих колебаниях.

Колонные аппараты (см. рис. 1.1,д). установленные под от­ крытым небом, рассчитывают на динамическую прочность от дейст­

вия весовой и ветровой (q) нагрузок с учетом собственных КО!Iсбаний

колонны. В районах, подверженных зем.'Jетрясениям, колонны прове­

ряют также на действие сейсмических сид.

Для нормадьной работы вращающегос;! барабанного аппарата (см. рис. 1.I,е), hаnpимер, барабанной сушилки, необходимо обеспе­

чить усталостную npочность И жесткость корпуса.

Приступая к расчету реального обьекта, выделяют его важ­

неЙlDие свойства, отбрасывая несущественные факторы - переходит

от реалЬНОГО объекта к расчетной модели. Правомерность модели

подтверждается экспериментальными данными.

При выборе расчетной модели объекта ВВОДЯТ упрощения. Они касаются свойСТВ материалов, формы обьекта, xapaкrepa Harpy-

жения. на рис.l.2 даны этапы анализа npoчностной надежнOC11l ме­

ханического объекта (расчетная модель).

www.mitht.ru/e-library

6

Более достоверным показателем оценки надежности объекта С.1)'ЖИТ вероятность безотказной работы.

При ИСС.'}едо~ании объектов прикладная мехаиика опирается

на методы теоретической механики. в частности. на основные поло­

жения статики.

2. СТАТИКА АБСОЛЮТНО ТВЕРДОГО ТЕЛА.

2.1 ОСНО611ые nОllяmuя. Статика рассматривает силы и условия рав­

новесИJl те,,} под действием СИ,1. В статике подагают. что тела абсо­

.1ЮТНО твердые (Атr). Т.е. не деформируются при внешних воздейст­

ВIIЯХ. Статика оперирует таКИ\fИ понятю{ми как равновесие. си­

.1а.снстема СИ.1 и Т.П. СИ,1а F - количественная мера механического

взаИ~fодействия ТС.1; как вектор характеризуется точкой приложения,

ве.1ИЧИНОЙ. напраВ.---'}ением-и линией действия (рис. 2.1). Система сил- совокупность сил (F1.F2..... F" ). действующих на тело (рис. 2:2).

Две системы си.1 называют эквивадентными. если при замене

одной системы СИ.1 другой равновесие (движеиие) тсла не нарушает-

ся.

Если система СИ!1 эквивалентна одной силе,то се называют

равнодействующей:

Систему СЮI. под действием которой тело находнтся в состоя­ нии покоя. называют уравновеш~нной или эквиsaдентной нулю

~- ~

(Ft ,F1, •••,F,,) - О

Различают внешние и внутренние си,'}ы: внешние действуют

на тело со стороны других тел; внутренние - силы взаимодействия

частиц тела.

www.mitht.ru/e-library

7

8)

о)

www.mitht.ru/e-library

8

2.2.Некоmорые аксио...,ы статики. Две равные по ~одулю и npоти·

ВОПО.'ОiКНО нanРЭВ.,снные СИ.'1Ы, дсйствующие вдоль одной прямой,

~рззуют простсйwую уравновешснную СИстему СИЛ (рис. 2.3.), Т.е.

(F.f> - о. Действие СИСТС~Ы СИ.1 на те:1O не из~енится, еели к ней

прнбави'Гь н.'и от нес отнять уравновешенную СИсте~у СИ.1.

Си.,у ~iO"''НО пеРС~tсщать вдоль .1ИНlIИ ее действия (рис.2.4). В

СООТЕС'ТСТВИИ С BCt..-ТОРНbl~ ИСЧИС:Iение~~, СИДЫ можно складывать.

Равнодейств\,ющая двух СИ.1 (рис.2.5)

---

 

..

..

.......

..,...

 

 

 

R

=F1+ F2 •

(2.1)

СИ:lЫ взаИ~fОДСЙСТВИЯ двух те.l ~~C 2.6) равны по величине 11

ЛРОТИВОПО.10ЖНЫ ПО напраВ:lеНИlо:F1= -fz . .

2.3./v/o.Heum силы omllocume.'Ibllo точки. Сила может вызывать по­

стулате.1ЬНОС и вращательное ДВИЖСt:!lt.е те.13, вращательное - характе­

рllЗуСТСЯ се MOMCHTO~. Момеит СИ:JЫ F (рис.2.7) относительно точkИ О

равен:

-

 

 

ffio(F) =±Fh,

где h - IL1СЧО СlI.1Ы. Принято считать момент положите.1ЬНЫМ, есЛИ си:tа СТРС~(ИТЬСЯ повсрК)"ъ тедо Boкpyr точки О против хода часовон

СТРС.'КИ, и отрицате.1ЬНЫМ - ее.1И по ходу часовой стрелkИ. Размер~·

несть ~tO~fCtlTa - [Н м).

ЕС.1И .1ИНИЯ дсйствия СИЛЫ проходит через точку О, Т.е. ь=о,

то mif)=o. Момент то (F) можно представить как вектор (рис.2.8), псрпсндику.'lярныЙ ЩIОСКОСТИ, в которой лежитСилаF и точка О.

2.4. Пара сил. MO.•,t!Hnt пары. Две равные по модулю, прorивоп<r

ДОЖНО направленные силы, линии действия которых не совпадают,

образуют пару СИЛ (рИС. 2.9), d- плечо пары. Момент пары сил

m=±Fd.

www.mitht.ru/e-library

9

I РеЗJ!Ъ!lЫ!! 06'Ьект

___ .1 __

Модель npeдеяъноro СОСТОЯНI'.я

L_ -'---------Т - - - - - - - - _...J

I

Опенка несущей способноста

I

 

PIIc. 1.2

 

Plc. 2..1

Рас. 2.2

Plc.2.3

Pltс. 2 •.f

www.mitht.ru/e-library

10

МОМСНТ считают ПО.l0ЖИТСЛЬНЫМ. если пара стремится повер­

нуть тело против часовой стрс:п<и и отрицатеJ1ЬНЫМесли по ходу ча­

совой СТРС.1Юf.

MO~fCAТ пары может быть представ.1СН ках вектор (рис.2.1О),

псрпеНДИ"1'.lЯРНЫЙ п.lОСКОСТи дсйствия пары.

Пару си.l можно как угодно псрсмещать в ее плоскости. Если пары .1сжат в одной П.lОСКОСТИ, то ~foMeHT эквивалентной пары равен 3.1гебраичсскоЙ суммс ~!o~!eHТOB слагасмых пар:

1\

(2..2)

т"", =тl + mz +...+ mn =}: т;

1..'#/

2.5. ПОllяmuе связu. Реакцuя евЯ1U. Тсла, '\)гранИЧИвaIOщие псреме­

щеВИ$j данного ТС.1а, называются связями. Сила, с которой связь дей­

ствует на ТС.10,· реакция связи. Рассмотрим С.1СдyIOЩl:!.е связи. 1. Аб­

СО.1ЮТНО Г.1ЗДка.я поверхность (рис. 2.l1,~,О).Реакция N связи направ­

.1сна п« НОр~f3.1И к повсрхности соприкосновсния- тел. 2. Гибкая нераСТЯЖJШая нить (рис.2.l1,n). Реакция Т HanpaB:ICHa вдоль нити к

точке 110двеса. 3. Шзрнирно-неподnижная опора А и шарнирно­

подвижная опора В (pllc.2.11,r). Реакции опорit иRBлежат в плос­

кости, ПСРПСНДШ'1'.1ЯРНОЙ ОСЯ~f шарниров; Rв-перпендикулярtia опор­

ноб n'1ОСКОСТlf шарнира В. 4. Задс.1ка (жесткое защемление). ~и П.lОСКОЙ CJtCТC~fC СИ.1 в задС.1К9 возникает СИJJа реакции RA

(рис.2.11,д), а также реа,,"Тивный blO~fCAТ тА, вследствие ограничений

УГ.10ВЫХ ПСРС~fСЩСНИЙ.

За~fеНI1В связи реакциями, тело рассматривают как свободное.

Опрс.з.С,lСНИС рсакций связей - Г.1авная задача статики.

2.6. Пара./lле.1ЫIЫЙ nереllое СUЛЫ. Силу можно nepeHOC"!.t..

пара.l.1С.1ЬНО еамой себе с добав.'JСНИСМ пары СИЛ. Дана сила F (рис.2.l2,а). В ПРОИЗВО:IЬНОЙ точкс О приложим у'р'!внрвешенную

систему сил, параЛЛС,lЬНЫХ заданной. Получим силу F (8 точке-2> и

пару СИЛ (рис.2.12,б) с моментом m = D1o(F).

www.mitht.ru/e-library

Соседние файлы в предмете Прикладная механика