- •Теории прочности. Их сущность. Область применения.
- •Напряжения
- •Реальный объект и расчетная схема. Основные гипотезы сопртивления материалов.
- •Осевое растяжение – сжатие. Внутренние силы напряжения
- •Кручение. Определение напряжений при кручении бруса круглого поперечного сечения.
- •Задачи и методы сопротивления материалов
- •Определение деформации при изгибе. Универсальное дифференциальное уравнение изогнутой оси балки.
- •Виды напряженного состояния. Главные напряжения и главные площадки.
- •Основные дифференциальные зависимости при изгибе прямых брусьев. Применить на примере.
- •Определение касательных напряжений при изгибе.
- •22. Диаграмма напряжений. Механические характеристики материалов.
- •.Плоский поперечный изгиб. Метод определения внутреннмих силовых факторов. Правило законов.
- •Внутренние силовые факторы (всф) в поперечном сечении бруса
- •Вывод формулы нормальных напряжений при чистом изгибе. Условие прочности.
- •Сдвиг. Расчеты. Примеры
- •Геометрические характеристики поперечных сечений стержня
- •27 Косой изгиб
- •28.Внецентренное растяжение и сжатие.
- •29. Кручение с изгибом
- •Определение внутренних усилий и напряжений при кручении с изгибом
- •30. Кручение и срез. Расчет пружин.
- •31.Изгиб с растяжением ( сжатием)
- •32.Теории прочности.
- •Напряжения
- •37.Сложное сопротивление. Общий случай.
- •38.Статически неопределимы систем. Температурные и монтажние напряжения.
Напряжения
При определении внутренних силовых факторов их считают приложенными в центре тяжести сечения. В действительности внутренние силы, являясь результатом взаимодействия частиц тела, непрерывно распределены по сечению. Интенсивность этих сил в разных точках сечения может быть различной. При увеличении нагрузки на элемент конструкции увеличиваются внутренние силы и соответственно увеличивается их интенсивность во всех точках сечения.. Меру интенсивности внутренних сил называют напряжением. Совокупность напряжений для множества площадок, проходящих через данную точку, образует напряженное состояние в этой точке.
Напряжения в поперечных сечениях связаны с внутренними силовыми факторами определенными зависимостями.
В соответствии с теоремой Вариньона, известной из теоретической механики, и зависимостью между напряжениями , и , выражение для можно записать в виде
,
где
.
Реальный объект и расчетная схема. Основные гипотезы сопртивления материалов.
В сопротивлении материалов, как и во всякой отрасли естествознания, исследование вопроса о прочности или жесткости реального объекта начинается с выбора расчетной схемы.
Расчетная схема конструкции его упрощенная схема, освобожденная от несущественных в данной задаче особенностей. Сопротивление материалов принято рассматривать материалы как однородную сплошную среду не зависимо от их структуры. Под однородностью понимают независимость ее свойств от величины выделенного на тело объема. С понятием однородности тесно связано понятие сплошности среды, то есть под которым подразумевается тот факт что материал конструкции полностью заполнен.
Под действием внешних сил реальное тело меняет свои геометрические размеры. После снятие нагрузки геометрические размеры полностью или частично восстанавливаются.
При выборе расчетной схемы вводятся упрощения в геометрию реального объекта. Основным упрощающим приемом в сопротивлении материалов является приведение геометрической формы тела к схемам бруса, оболочки или пластины. Как известно, любое тело в пространстве характеризуется тремя измерениями. Брусом называется геометрический объект, одно из измерений которого (длина) много больше двух других.
Гипотеза о сплошности материала. Предполагается, что материал сплошь заполняет форму тела. Атомическая теория дискретного состояния вещества во внимание не принимается.
. Гипотеза об однородности и изотропности. В любом объеме и в любом направлении свойства материала считаются одинаковыми. В некоторых случаях предположение об изотропии неприемлемо. Например, свойства древесины вдоль и поперек волокон существенно различны.
. Гипотеза о малости деформации. Предполагается, что деформации малы по сравнению с размерами тела. Это позволяет составлять уравнения статики для недеформированного тела.
. Гипотеза об идеальной упругости материала. Все тела предполагаются абсолютно упругими.
Осевое растяжение – сжатие. Внутренние силы напряжения
Под растяжением (сжатием) понимают такой вид нагружения, при котором в поперечных сечениях стержня возникают только продольные силы , а прочие силовые факторы равны нулю.
Осевым растяжением бруса называется вид нагружения, при котором равнодействующая внешних сил прикладывается в центре тяжести поперечного сечения и действует вдоль продольной оси.
Продольная сила – внутреннее усилие, равное сумме проекций всех внешних сил, взятых с одной стороны от сечения, на ось стержня.
Рассмотрим однородный прямолинейный стержень длиной и площадью поперечного сечения А, на двух концах которого приложены две равные по величине и противоположно направленные центральные продольные силы Р
Поместим начало плоской системы координат yz в центре тяжести левого сечения, а ось направим вдоль продольной оси стержня.
Для определения величин внутренних усилий воспользуемся методом сечений. Задавая некоторое сечение на расстояние z ( ) от начала системы координат и рассматривая равновесие левой относительно заданного сечения части стержня
рмальная сила приложена в центре тяжести сечения, является равнодействующей внутренних сил в сечении и, в соответствии с этим, определяется следующим образом:
.
Но из этой формулы нельзя найти закон распределения нормальных напряжений в поперечных сечениях стержня. Для этого обратимся к анализу характера его деформирования.
Если на боковую поверхность этого стержня нанести прямоугольную сетку (рис. 2.2, б), то после нагружения поперечные линии а-а, b-b и т.д. переместятся параллельно самим себе, откуда следует, что все поверхностные продольные волокна удлинятся одинаково. Если предположить также, что и внутренние волокна работают таким же образом, то можно сделать вывод о том, что поперечные сечения в центрально растянутом стержне смещаются параллельно начальным положениям, что соответствует гипотезе плоских сечений (гипотезе Бернулли).
Значит, все продольные волокна стержня находятся в одинаковых условиях, а следовательно, нормальные напряжения во всех точках поперечного сечения должны быть также одинаковы и равны
,
В сечениях, близких к месту приложения внешних сил, гипотеза Бернулли нарушается: сечения искривляются, и напряжения в них распределяются неравномерно. По мере удаления от сечений, в которых приложены силы,напряжения выравниваются, и в сечениях, удаленных от места приложения сил на расстояние, равное наибольшему из размеров поперечного сечения, напряжения можно считать распределенными по сечению равномерно. Это положение, называемое принципом Сен-Венана, позволяет при определении напряжений в сечениях, достаточно удаленных от мест приложения внешних сил, не учитывать способ их приложения, заменять систему внешних сил статически эквивалентной системой