- •Раздел 1. Теоретическая часть (сопротивление материалов)
- •1.1. Основные определения
- •1.2. Внутренние силовые факторы и основные виды нагружения
- •1.3. Правила знаков для основных видов деформации
- •1.4. Растяжение-сжатие
- •1.5. Деформации и перемещения. Закон Гука
- •1.6 Расчеты статически определимых стержней
- •1.7 Понятие о статически неопределимых системах. Основные положения. Связи необходимые и дополнительные.
- •1.8 Степень статической неопределимости. Методика ее определения.
- •2.2 Решение задачи №2. Растяжение-сжатие. Статически неопределимая система.
- •Раздел 3.
- •3.2. Классификация электроприводов
- •3.3. Функции электропривода и задачи курса
1.2. Внутренние силовые факторы и основные виды нагружения
В сопротивлении материалов основным изучаемым элементом конструкции является брус – тело, у которого один из линейных размеров (длина) значительно превышает два других, определяющих поперечное сечение. При работе конструкции ее элементы воспринимают внешние силы и действие их передают друг другу.
Классификация внешних нагрузок
Внешние силы делятся на активные и реактивные (реакции связей). Активные связи принято называть нагрузками. По способу приложения нагрузки бывают объемные и поверхностные, распределенные и сосредоточенные, по характеру изменения в процессе приложения – статические, динамические и повторно-переменные, по продолжительности действия – постоянные и временные.
Внутренние силовые факторы
В процессе деформации бруса, под нагрузкой происходит изменение взаимного расположения элементарных частиц тела, в результате чего в нем возникают внутренние силы. По своей природе внутренние силы представляют собой взаимодействие частиц тела, обеспечивающее его целостность и совместность деформаций. Для определения этих сил применяют метод сечений: надо мысленно рассечь брус, находящийся в равновесии, на две части и рассмотреть равновесие одной из них.
Под действием внешних нагрузок в поперечном сечении бруса возникают следующие внутренние силовые факторы (рис. 1):
Nz = N - продольная растягивающая (сжимающая) сила
Mz = T - крутящий (скручивающий) момент
Qx (Qy) = Q - поперечные силы
Mx (My) = M - изгибающие моменты
Рис. 1
Каждый внутренний силовой фактор определяется из соответствующего уравнения равновесия оставшейся после рассечения бруса части (уравнения статики):
Основные виды нагружения
При простейших случаях нагружения бруса в его поперечных сечениях возникает один внутренний силовой фактор (рис. 2).
Если в поперечном сечении бруса имеет место только внутренняя продольная сила N, такая деформация называется растяжением/сжатием;
Если в сечении бруса возникает только внутренний крутящий момент T, то такая деформация называется кручением (скручиванием);
Изгиб - вид нагружения, при котором в поперечных сечениях бруса действует изгибающий момент M.
Случай, когда в поперечных сечениях бруса есть только поперечная сила Q называется сдвиг.
Рис. 2 - основные виды деформации
1.3. Правила знаков для основных видов деформации
Внутренняя продольная сила N принимается положительной, в случае если она стремится растянуть отсеченную часть бруса.
Внутренний скручивающий момент T принимается положительным, если он стремится повернуть рассматриваемое сечение против хода часовой стрелки, при взгляде на него со стороны отброшенной части бруса.
Внутренняя поперечная сила Q принимается положительной, если она стремится повернуть рассматриваемую часть бруса по ходу часовой стрелки.
Внутренний изгибающий момент M принимается положительным, если он стремится сжать верхние слои бруса.
Ниже показаны положительные направления внутренних силовых факторов (рис.3).
Рис. 3
Эпюры внутренних силовых факторов
В инженерной практике особое место занимает умение ясно представить взаимодействие сил в конструкции, а также связь между внешними и внутренними силами в элементах конструкции, для этогографически изображают внутренние силовые факторы в функции осевой координаты и называют эти графики - эпюрами.