- •Предисловие
- •Глава 1. Основные понятия
- •1.1. Задачи и цель науки о сопротивлении материалов и ее значение для инженерного образования
- •1.2. Геометрическая классификация объектов
- •1.3. Классификация внешних сил
- •1.4. Расчетная схема
- •1.5. Допущения о свойствах материала
- •1.6. Внутренние усилия в поперечных сечениях бруса
- •1.6.1. Основные понятия
- •1.6.2. Метод сечений
- •1.6.3. Основные виды деформаций бруса
- •1.6.4. Определение внутренних усилий
- •1.6.5. Алгоритм построения эпюр
- •1.6.7. Интегральные зависимости между внутренними силовыми факторами и внешней нагрузкой
- •1.6.8. Примеры и правила построения эпюр
- •1.6.9. Методика построения эпюр в программном продукте MathCAD
- •1.7. Напряжения. Понятие о напряженном состоянии
- •1.8. Перемещения точки и линейного отрезка
- •1.9. Допущения о характере деформаций
- •Вопросы для самопроверки
- •Варианты вопросов в билетах ЕГЭ
- •Глава 2. Геометрические характеристики поперечных сечений брусьев
- •2.1. Моменты сечения
- •2.2. Центр тяжести сечения и свойство статического момента
- •2.3. Зависимости между моментами инерции относительно параллельных осей
- •2.4. Вычисление моментов инерции простых фигур
- •2.5. Изменение моментов инерции при повороте координатных осей
- •2.6. Главные оси и главные моменты инерции
- •2.7. Свойство моментов инерции относительно осей симметрии
- •2.8. Свойство моментов инерции правильных фигур относительно центральных осей
- •2.9. Вычисление моментов инерции сложных фигур
- •2.10. Примеры определения главных центральных осей и главных моментов инерции сечений
- •Вопросы для самопроверки
- •3.1. Основные понятия
- •3.2. Дифференциальные уравнения равновесия материальной частицы тела в случае плоской задачи
- •3.3. Исследование напряженного состояния в данной точке тела
- •3.4. Главные площадки и главные напряжения
- •3.5. Экстремальные касательные напряжения
- •3.6. Понятие об объёмном напряженном состоянии
- •3.6.1. Главные напряжения
- •3.6.2. Экстремальные касательные напряжения
- •3.6.3. Напряжения на произвольно наклонённых площадках
- •Вопросы для самопроверки
- •Варианты вопросов в билетах ЕГЭ
- •4.1. Соотношения Коши
- •4.2. Относительная деформация в произвольном направлении
- •4.3. Аналогия между зависимостями для напряженного и деформированного состояний в точке
- •4.4. Объёмная деформация
- •Вопросы для самопроверки
- •Варианты вопросов в билетах ЕГЭ
- •5.1. Закон Гука при растяжении и сжатии
- •5.2. Коэффициент Пуассона
- •5.3. Закон Гука при плоском и объёмном напряженных состояниях
- •5.4. Закон Гука при сдвиге
- •5.5. Потенциальная энергия упругих деформаций
- •5.6. Теорема Кастильяно
- •Вопросы для самопроверки
- •Варианты вопросов в билетах ЕГЭ
- •Глава 6. Механические характеристики материалов
- •6.1. Общие сведения о механических испытаниях материалов
- •6.2. Машины для испытания материалов
- •6.3. Образцы для испытания материалов на растяжение
- •6.6. Влияние температуры и других факторов на механические характеристики материалов
- •6.7.1. Особенности почвенной среды
- •6.7.2. Модели механического поведения почв
- •6.7.3. Образцы и схемы испытаний образцов почв
- •6.8. Расчетные, предельные, допускаемые напряжения
- •Вопросы для самопроверки
- •Варианты вопросов в билетах ЕГЭ
- •Глава 7. Теории предельного состояния материала
- •7.1. Основные понятия
- •7.2. Теория наибольших нормальных напряжений (первая теория прочности)
- •7.3. Теория наибольших относительных удлинений (вторая теория прочности)
- •7.4. Теория наибольших касательных напряжений (третья теория прочности)
- •7.5. Энергетическая теория (четвёртая теория прочности)
- •7.6. Теория Мора (феноменологическая теория)
- •7.8. Теории предельного состояния почв
- •7.9. Концентрация напряжений и её влияние на прочность при постоянных во времени напряжениях
- •7.10. Механика хрупкого разрушения
- •Вопросы для самопроверки
- •Глава 8. Растяжение и сжатие
- •8.1. Напряженное состояние в точках бруса
- •8.1.1. Напряжения в поперечных сечениях
- •8.1.2. Напряжения в наклонных сечениях
- •8.2. Перемещения при растяжении (сжатии)
- •8.2.1. Перемещение точек оси бруса
- •8.2.2. Перемещения узлов стержневых систем
- •8.3. Расчеты на прочность
- •8.4. Потенциальная энергия при растяжении и сжатии
- •8.5. Статически неопределимые системы
- •8.5.1. Основные понятия
- •8.5.2. Определение напряжений в поперечных сечениях бруса, заделанного двумя концами
- •8.5.5. Расчет статически неопределимых плоских стержневых систем, подверженных действию температуры
- •8.5.6. Монтажные напряжения в статически неопределимых плоских стержневых системах
- •Вопросы для самопроверки
- •Варианты вопросов в билетах ЕГЭ
- •Глава 9. Сдвиг и кручение
- •9.1. Практический расчет соединений, работающих на сдвиг
- •9.1.1. Расчет заклёпочных, штифтовых и болтовых соединений
- •9.1.2. Расчет сварных соединений на срез
- •9.2. Кручение
- •9.2.1. Основные понятия. Крутящие моменты и построение их эпюр
- •9.2.2. Напряжения и деформации при кручении прямого бруса круглого поперечного сечения
- •9.2.3. Анализ напряжённого состояния при кручении бруса с круглым поперечным сечением. Главные напряжения и главные площадки
- •9.2.4. Потенциальная энергия при кручении бруса с круглым поперечным сечением
- •9.2.5. Расчет бруса круглого поперечного сечения на прочность и жесткость при кручении
- •9.2.6. Расчет цилиндрических винтовых пружин малого шага
- •9.2.7. Кручение тонкостенного бруса замкнутого профиля
- •9.2.8. Кручение прямого бруса некруглого поперечного сечения
- •9.2.9. Кручение тонкостенного бруса открытого профиля
- •Вопросы для самопроверки
- •Варианты вопросов в билетах ЕГЭ
- •10.1. Общие понятия
- •10.2. Прямой чистый изгиб. Определение нормальных напряжений
- •10.3. Касательные напряжения при поперечном изгибе
- •10.4. Напряжения при изгибе тонкостенных брусьев
- •10.5. Понятие о центре изгиба
- •10.6. Анализ напряженного состояния при изгибе
- •10.7. Проверка прочности брусьев при изгибе
- •10.8. Рациональная форма поперечных сечений брусьев
- •10.10. Определение перемещений в балках постоянного сечения методом непосредственного интегрирования
- •10.11. Определение перемещений в балках постоянного сечения методом начальных параметров
- •Вопросы для самопроверки
- •Варианты вопросов в билетах ЕГЭ
- •Приложения
В. А. Жилкин
Вопросы для самопроверки
1.Какое напряженно-деформированное состояние бруса называется центральным растяжением-сжатием? При каких внешних нагрузках оно возникает?
2.Как распределены нормальные напряжения в поперечных сечениях центрально растянутого или сжатого бруса и чему они равны?
3.Как строится график (эпюра), показывающий изменение (по длине оси бруса) нормальных напряжений в поперечных сечениях бруса?
4.Как вычисляются нормальные и касательные напряжения в наклонных сечениях центрально растянутого или сжатого бруса?
5.В каких сечениях растянутого бруса возникают наибольшие нормальные и в каких наибольшие касательные напряжения?
6.Что называется жесткостью поперечного сечения при растяжении (сжатии)?
7.Напишите формулы абсолютной и относительной продольных деформаций бруса?
8.Как определяются продольные перемещения точек бруса при продольной силе и размерах поперечного сечения, непрерывно изменяющихся по длине оси бруса, а также при ступенчато переменном сечении и продольных силах, постоянных в пределах отдельных участков?
9.Изложите последовательность определения перемещений узлов шарнирно-стержневых систем.
10.Что представляет собой эпюра продольных перемещений?
11.Что называется удельной потенциальной энергией деформации при растяжении (сжатии), каковы ее выражение и размерность?
12.Как определяется величина потенциальной энергии деформации при брусе со ступенчатым изменением размеров поперечных сечений и при одновременном действии на брус нескольких осевых сил?
364
ГЛАВА8 Растяжение и сжатие
13.Как определяется величина потенциальной энергии деформации при продольных нагрузках, распределенных по длине оси бруса, или при непрерывном изменении размеров поперечных сечений бруса?
14.Какие выводы о свойствах потенциальной энергии деформации можно сделать из выражений, определяющих ее величину?
15.Что называется допускаемым напряжением? Как оно выбирается для пластичных и хрупких материалов?
16.Что называется коэффициентом запаса прочности и от каких основных факторов зависит его величина?
17.Какие три характерных вида задач встречаются при расчете прочности конструкций? Напишите условия прочности при растяжении для каждого из этих видов задач.
18.Какие системы называются статически неопределимыми?
19.Что необходимо рассмотреть (помимо условий равновесия) для решения статически неопределимой системы?
20.Что представляют собой дополнительные уравнения?
21.Что называется степенью статической неопределимости системы?
22.Что представляют собой допускаемая, предельная и предельно допускаемая нагрузки?
23.Какие напряжения называются монтажными?
24.Какие напряжения называются температурными?
25.Сказывается ли нагрев нагруженных статически определимых систем на величинах возникающих в них продольных сил?
26.Как отражается увеличение жесткостей отдельных элементов статически неопределимых систем на усилиях в этих и других элементах?
Варианты вопросов в билетах ЕГЭ
На все вопросы предлагается четыре варианта ответа; из них правильный – один. Выбрать единственный вариант.
365
В. А. Жилкин
Напряжения и деформации
I.Для стержня, изображенного на рисунке, эпюра нормальных напряжений будет иметь вид…
II. Ступенчатый стержень с площадью поперечных сечений F и 2F нагружен двумя силами. Нормальные напряжения в сечении I-I равны…
1 |
2 |
|
3 |
4 |
|
P |
P |
|
P |
|
P |
F |
F |
|
|
|
|
2 |
|
2F |
|||
|
|
|
F |
|
III.Ступенчатый стальной стержень (E – модуль упругости) с площадью поперечных сечений F и 2F нагружен двумя силами. Относительная линейная деформация в сечении I-I равна…
|
1 |
2 |
|
3 |
4 |
||
|
P |
|
P |
|
P |
|
P |
EF |
|
EF |
2EF |
|
2EF |
||
|
|
|
|
IV. Ступенчатый стальной стержень с площадью поперечных сечений F и 2F нагружен двумя силами. Нормальные напряжения в сечении I-I равны…
1 |
|
2 |
3 |
4 |
P |
|
2P |
2P |
P |
F |
|
F |
F |
F |
366
ГЛАВА8 Растяжение и сжатие
Расчеты стержней на прочность и жесткость
I.Из условия жесткости при известных величинах L , P, L, E допускаемая площадь F поперечного сечения стержня BC будет равна…
1 |
|
2 |
|
3 |
4 |
|
|
E L |
5PL |
3E L |
|
2PL |
|||
|
|
E L |
|
|
|
E L |
|
PL |
|
PL |
II.Жесткий брус, нагруженный силой P, поддерживается в гори-
зонтальном положении стальным стержнем площадью поперечного сечения F. Условие прочности стержня имеет вид…
1 |
2 |
3 |
4 |
PaF |
P |
|
2P |
|
PF |
2F |
F |
III.Жесткий брус, нагруженный моментом M, поддерживается
в горизонтальном положении стальным стержнем площадью поперечного сечения F. Условие прочности стержня имеет вид…
1 |
2 |
3 |
4 |
MF |
MaF |
M |
|
M |
|
2aF |
aF |
IV. Жесткий брус, нагруженный силой P, поддерживается в горизонтальном положении стальным стержнем площадью поперечного сечения F. Условие прочности стержня имеет вид …
367
1 |
2 |
3 |
4 |
2P |
|
PF |
PaF |
P |
|
F |
2F |
V.Упругий стержень нагружен двумя силами P. Допускаемое перемещение точки C равно . Условие жесткости для
стержня имеет вид …
1 |
2 |
3 |
|
4 |
|
|
P |
Pa |
Pb |
P a b |
|
|
|
|
||||||
F |
EF |
EF |
EF |
|
|
|
|
|
|