Основные положения. Под действием внешних нагрузок все твердые материальные тела деформируются

 

Под действием внешних нагрузок все твердые материальные тела деформируются. Изменение формы и размеров тела без изменения его массы под действием внешних воздействий, называется деформацией. Рисунок 1.1

 

 

Рисунок 1.1

Способность тела сопротивляться упругим деформациям определяется силами сцепления частиц материала тела. Межатомные силы сцепления частиц материала называются внутренними силами упругости. Закон их распределения по сечениям определяется величиной напряжений. Напряжением называется внутренняя сила упругости, приходящаяся на единицу площади сечения. Напряжения, действующие перпендикулярно площади сечения, называются нормальными напряжениями. Напряжения, действующие в плоскости площади сечения, называются касательными напряжениями.

В зависимости от величины внешних нагрузок тела могут получать упругие и остаточные деформации. Упругими называются деформации, исчезающие после снятия внешних воздействий. Способность материала получать упругие деформации называется упругостью. Остаточными (пластическими) называются деформации, не исчезающие после снятия внешних воздействий. Способность материала получать пластические деформации называется пластичностью.

Совокупность нормальных и касательных напряжений, действующих по бесчисленному множеству площадок, которые можно провести через точку тела, называется сложным напряженным состоянием. Закон распределения напряжений по сечению зависит от системы приложенных внешних нагрузок. Если напряжения по сечению распределяются равномерно, напряженное состояние называется однородным, если неравномерно – неоднородным. Напряженное состояние по граням бесконечно малого элемента, выделенного в окрестностях любой точки сечения, считается однородным. В зависимости от величины действующих напряжений и вызываемых ими деформаций элементы конструкций могут длительное время сопротивляться разрушению или разрушаться. При возникновении в элементах конструкций только упругих деформаций разрушение их не происходит. Разрушением называется получение элементом конструкции недопустимо больших остаточных деформаций или нарушение целостности материала.

По направлению деформации делятся на два типа. Изменение линейных размеров тела АВ и ВС называется линейной деформацией. Изменение угловых размеров АВС называется угловой деформацией или углом сдвига. Линейное перемещение точек тела при деформациях АА₁, ВВ₁ и СС₁ называется линейным перемещением.

Для обеспечения надежности элементов различных конструкций необходимо в первую очередь обеспечить их прочность, жесткость и устойчивость.

Способность материала элемента конструкции сопротивляться получению недопустимых больших остаточных деформаций и разрушению под действием напряжений называется прочностью.

Способность элемента конструкции сопротивляться изменению формы и размеров под действием напряжений называется жесткостью.

Способность элемента конструкции сопротивляться потере приданной ему при изготовлении первоначальной формы устойчивого равновесия под действием напряжений называется устойчивостью.

Все многообразие элементов конструкций можно привести к трем расчетным схемам. Стержень – тело, у которого длина во много раз больше поперечных размеров. Оболочка – тело, у которого толщина во много раз меньше ширины и длины. Массив – тело, у которого все три размера величины одного порядка.

И сопротивление материалов это наука о расчетах на прочность, жесткость и устойчивость наиболее типовых элементов конструкций. При этом при заданных нагрузках деформации, перемещения и напряжения не должны превышать их допускаемых величин, обеспечивающих надежность эксплуатации элементов конструкций и конструкций в целом. В сопротивлении материалов эти расчеты проводятся только в пределах упругих деформаций.

Расчетная схема – это идеализированная схема рассматриваемого объекта составленная по осевым линиям его элементов с типовыми опорами и приложенными внешними нагрузками и реакциями опор.

Вопросы и ответы для самоконтроля

 

1. Какие силы называются внутренними?

Межатомные силы сцепления частиц материала называются внутренними силами упругости.

2. Что называется напряжением?

Внутренняя сила упругости, приходящаяся на единицу площади сечения, называется напряжением.

3. Какие напряжения называются нормальными?

Напряжения, перпендикулярные площади сечения, называются нормальными.

 

4. Какие напряжения называются касательными?

Напряжения, касательные площади сечения, называются касательными.

5. Что называется деформаций?

Изменение размеров и формы элемента конструкции под действием напряжений называется деформацией.

6. Что называется перемещением?

Изменение положения точек и сечений элемента конструкции в пространстве под действием напряжений называется перемещением.

7. Какие деформации называются упругими?

Деформации, исчезающие после снятия напряжений, называются упругими.

8. Что называется упругостью?

Способность материала элементов конструкций получать упругие деформации называются упругостью.

9. Какие деформации называются остаточными?

Деформации, остающиеся после снятия напряжений, называются остаточными.

10. Что называется пластичностью?

Способность материала элемента конструкции получать остаточные деформации называется пластичностью.

11. Что называется сложным напряженным состоянием?

Совокупность нормальных и касательных напряжений, действующих по бесчисленному множеству площадок, которые можно провести через точку тела, называется сложным напряженным состоянием.

12. Какое напряженное состояние называется однородным?

Напряженное состояние, при котором напряжения по сечению распределяются равномерно, называется однородным

13. Какое напряженное состояние называется неоднородным?

Напряженное состояние, при котором напряжение по сечению распределяются неравномерно, называется неоднородным

14. Что называется разрушением?

Разрушением называется получение недопустимо больших остаточных деформаций или нарушение целостности материала.

15. Что называется прочностью?

Прочностью называется способность материала сопротивляться упругим, упруго-пластическим деформациям и разрушению под действием напряжений,

16. Что называется жесткостью?

Жесткостью называется способность элемента конструкции сопротивляться изменению формы и размеров под действием напряжений.

17. Что называется устойчивостью?

Устойчивостью называется способность элемента конструкции сопротивляться потере приданной ему при изготовлении первоначальной формы устойчивого равновесия под действием напряжения,.

18. При каких деформациях допустима надежная эксплуатация элементов конструкций?

Надежная эксплуатация материала элементов конструкции допустима в пределах упругих деформаций.