Что такое «Сопромат»?

Что Такое «Сопромат»? Сопромат

Сопромат представляет собой раздел механики деформируемого твердого тела. В сопромате изучается поведение простейших элементов машин и сооружений (а также материалов, из которых они сделаны), под действием нагрузок.

Сопромат дает теоретические основы расчета прочности, жесткости иустойчивости инженерных конструкций, будь то самолет, корабль, мост. Сопроматучит рассчитывать эти конструкции, а также определять их надежные размеры.

Основателем науки сопротивление материалов считается Галилео Галилей (1564 – 1642 гг.), который первым в своей книге «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки» (1638 г.), поставил вопрос о прочности тел и первым попытался дать на него ответ.

Сопротивление разрушению под действием нагрузок

Сопротивление Разрушению Под Действием Нагрузок Сопромат

Сопротивление нагрузкам, которое лежит в основе всего курса сопромата, впервые дал английский ученый Роберт Гук (1635 – 1702 гг.): сопротивление разрушению возможно только за счет возникновения в теле внутренних сил. Если внутренние силы сумеют обеспечить сопротивление нагрузкам, уравновеситьвнешнюю нагрузку, то разрушение тела не произойдет

Внутренние силы

Внутренние Силы Сопромат

Под действием внешней нагрузки любое реальное твердое тело изменяет свои размеры и форму, или деформируется, при этом порождая внутренние силы, противодействующие деформациям.

Именно деформация (даже очень малая) и позволяет телу создать требуемую внутреннюю силу - силу противодействия внешним силам

Пример внутренних сил

Когда мы к концу веревки подвешиваем груз, веревка удлиняется. Удлинение приводит к возникновению внутри веревки внутренней силы, которая «тянет» камень вверх, удерживая его от падения (действие и противодействие (внутренняя сила) равны по величине и противоположны по направлению). Если внутренняя сила, обусловленная удлинением, не сможет уравновесить вес груза, то веревка порвется.

Упругая деформация

Упругая Деформация Сопромат

Деформация тела не является дефектом (если она не слишком велика с точки зрения цели, которой служит конструкция). Деформация является тем важным свойством конструкции, без которого она не смогла бы противодействоватьвнешней нагрузке.

Предположим, что тело не разрушилось под действием внешней нагрузки. Уменьшая нагрузку до нуля, благодаря внутренним силам будет уменьшаться деформация тела. Упругость - способность материала восстанавливать первоначальные размеры и форму после снятия нагрузки, а деформация называется упругой деформацией – часть деформации, которая исчезает при разгрузке. Тело абсолютно упругое, если оно полностью восстанавливает свои размеры и форму после снятия нагрузки.

Пластическая деформация

Пластическая Деформация Сопромат

Пластическая деформация – это часть деформации, которая не исчезает при разгрузке, а пластичность - способность материала сохранять деформацию.

Возникновение пластических деформаций связано с нарушением нормальной работы конструкции и поэтому пластические деформации считаются недопустимым.

Задачи сопромата: прочность, жесткость, устойчивость

Задачи Сопромата: Прочность, Жесткость, Устойчивость Сопромат

ПЕРВАЯ ЗАДАЧА СОПРОМАТА

Первая задача сопромата – это расчет элементов конструкции на прочность. Под нарушением прочности понимается не только разрушение конструкции, но и возникновение в ней больших пластических деформаций. Говоря о достаточной прочности конструкции, полагают, что прочность будет обеспечена не только при заданном значении нагрузки, но и при некотором увеличении нагрузки, то есть конструкция должна иметь определенный запас прочности.

ВТОРАЯ ЗАДАЧА СОПРОМАТА

Второй задачей сопромата стал расчет элементов конструкции на жесткость.

Жесткость – это способность конструкции (или материала) сопротивляться деформированию. Иногда деформация конструкции, отвечающей условию прочности, может воспрепятствовать нормальной ее эксплуатации. В этом случае говорят, что конструкция имеет недостаточную жесткость.

ТРЕТЬЯ ЗАДАЧА СОПРОМАТА

Третьей задачей сопромата является расчет устойчивости элементов конструкции.

Устойчивость – это способность конструкции сохранять положение равновесия, отвечающее действующей на нее нагрузке. Положение равновесия конструкции устойчиво в том случае, если, получив малое отклонение (возмущение) от этого положения равновесия, конструкция снова к нему возвращается.

Проблема устойчивости возникает, в частности, при расчете сжатых колонн. Может случиться так, что при критической нагрузке колонна, отвечающая иусловию прочности, и условию жесткости, внезапно изогнется (потеряет устойчивость). Это может привести к разрушению всей конструкции.

Таким образом, сопромат – это дисциплина, в которой даются теоретические основы расчета простейших элементов конструкции (как правило, стержней) напрочность, жесткость и устойчивость.