В. А. Жилкин

2.Динамические нагрузки, вызывающие значительные ускорения элементов конструкции. Почти все материалы воспринимают динамическую нагрузку хуже, чем статическую.

Динамические нагрузки, в свою очередь, разделяются

на три вида:

2.1. Ударныенагрузки; время действия нагрузки измеряется

тысячными долями секунды (например, нагрузка, испытываемая деталями парового молота при ковке).

2.2.Внезапно приложеннаянагрузкапередается на конструкцию сразу полной своей величиной, так как она возрастает до своего конечного значения за очень короткий промежуток времени; обычно доли секунды (например, нагрузки, возникающие при воспламенении горючей смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания).

2.3.Повторно-переменные нагрузки периодически изменяются во времени по величине или по величине и направлению (например, нагрузки, испытываемые зубьями зубчатых колес, элементами поршневой группы двигателя внутреннего сгорания).

По времени действия нагрузки различают постоянные,

действующие непрерывно во все время службы конструкции (собственный вес конструкции), и временные, имеющие

ограниченную продолжительность действия (например, давление снега на крышу здания).

1.4. Расчетная схема

При расчете конструкций и их элементов на действие внешних сил реальный объект заменяется расчетной схемой, которая является упрощенным представлением реальной детали, где сознательно не учитывается ряд менее важных с точки зрения проводимого расчета факторов, относящихся к конструктивным особенностям, характеру нагружения и закрепления этой детали. При составлении расчетных схем допускаются некоторые отличия от действительных условий работы конструкции.

22

ГЛАВА1 Основные понятия

Расчетная схема – реальный объект, освобожденный от несущественных особенностей.

Для одного и того же объекта возможно несколько вариантов расчетных схем в зависимости от цели и требуемой точности расчета.

На рис. 1.6, б, в в качестве примера приведены расчетные схемы балки, показанной на рис. 1.6, а. При составлении расчетной схемы брус заменяется его осью. Это связано с тем, что в сопротивление материалов вводится гипотеза плоских сечений, в соответствии с которой деформации волокон бруса, не совпадающих с его осью, однозначно определяются через перемещения точек оси бруса.

Нагрузки, приложенные к небольшим участкам поверхности бруса, заменены сосредоточенными силами и перенесены на ось бруса. Так как в действительности внешние силы приложены к поверхности бруса, а не к его оси, то при переносе сил на ось бруса появляется пара сил. Точки приложения сил и пар сил на оси бруса располагаются в тех же поперечных сечениях, в которых приложены силы.

а

б

в

Рис. 1.6

23

В. А. Жилкин

При расчете сложных инженерных конструкций составление расчетной схемы требует от проектировщика большого опыта и искусства.

В курсе сопротивления материалов рассматриваются заранее выбранные расчетные схемы определенного вида, под которые могут быть подведены различные детали, имеющие форму бруса, и в некоторых случаях пластины и оболочки.

1.5. Допущения о свойствах материала

Наука о сопротивлении материалов, отказываясь от принятого в теоретической механике допущения об абсолютной жесткости тел, все же не может при построении теории расчетов на жесткость и прочность отразить все многообразие свойств реальных материалов. Поэтому в сопротивление материалов приходится вводить ряд допущений о свойствах материалов, позволяющих построить достаточно простую

и удобную для инженерной практики теорию.

I.Гипотеза об однородности материала: свойства материала в любых точках конструкции и для сколь угодно малых объемов материала одинаковы. Эта гипотеза достаточно обоснована для металлокристаллических материалов, например, для стали, и менее обоснована для материалов типа чугуна.

II.Гипотеза о сплошности материала: материал конструкции полностью заполняет весь объем тела без каких-либо пустот. Эта гипотеза и гипотеза об однородности материала позволяют, рассматривая при теоретическом анализе бесконечно малый элемент конструкции, наделять его свойствами, которыми обладает объем тела реальных размеров, и применять при исследованиях методы анализа бесконечно малых величин (дифференциальное и интегральное исчисление).

III.Гипотеза об изотропности материала: свойства материала по всем направлениям одинаковы. Эта гипотеза использует-

ся при решении большинства задач сопротивления материалов. Изотропными являются аморфные материалы, такие,

24