Методические указания. Когда к стержню приложены по концам две равные противоположно направленные силы, действующие по его оси

Когда к стержню приложены по концам две равные противоположно направленные силы, действующие по его оси, в стержне возникает деформация растяжения или сжатия. Собственный вес стержня в большинстве случаев невелик по сравнению с действующими на него силами и им можно пренебречь при определении напряжений и деформаций.

Следует обратить особое внимание на гипотезу плоских сечений, которая справедлива и при других видах нагружения бруса. При растяжении или сжатии напряжения распределяются по поперечному сечению равномерно, геометрической характеристикой прочности и жесткости сечения является его площадь, форма сечения значения не имеет, все точки сечения равноопасны. Достаточное внимание следует уделить и вопросу испытания материалов, основным механическим характеристикам прочности материала, предельным и допускаемым напряжениям.

Допускаемые напряжения назначаются на основе результатов механических испытаний образцов соответствующих материалов. Применяемые в настоящее время методы механических испытаний материалов весьма многообразны. По характеру приложения внешних сил они разделяются на статические, динамические (или испытания ударной нагрузкой) и испытания на выносливость (нагрузкой, вызывающей напряжения, переменные во времени).

Испытания материалов можно классифицировать также по видам деформации. Различают испытания образцов на растяжение, сжатие, срез, кручение и изгиб. Наиболее широко применяют статические испытания материалов на растяжение. Объясняется это тем, что механические характеристики, получаемые при испытании на растяжение, позволяют сравнительно точно определять поведение материала при других видах деформации. Кроме того, этот вид испытаний наиболее легко осуществить.

Вопросы для самоконтроля

1.В каком случае брус испытывает деформацию растяжения или сжатия?

2.Каков закон изменения нормальных напряжений по площади поперечного сечения при растяжении и сжатии?

3.Влияет ли форма поперечного сечения на величину напряжений, возникающих при растяжении и сжатии?

4.Что называется эпюрой нормальных сил и эпюрой нормальных напряжений?

5.Для чего строятся эпюры N и σ;? Какое поперечное сечение бруса называется опасным?

6.Что такое модуль продольной упругости материала и какова его размерность?

7.Какова связь между продольной и поперечной деформациями?

8.Что такое жесткость сечения бруса при растяжении (сжатии)?

9.Какова цель механических испытаний материалов?

10.Что называется пределами пропорциональности, упругости, текучести, прочности?

11.В чем отличие физического предела текучести от условного?

12.Каковы характеристики пластических свойств материалов?

13.В чем заключается закон разгрузки и повторного нагружения?

14.Что такое коэффициент запаса прочности детали или элемента?

15.Что такое требуемый (нормативный) запас прочности? От каких факторов зависит его величина?

16.Что такое напряжения рабочее, предельное, допускаемое и от каких факторов они зависят?

17.Можно ли оценить прочность детали, указав только величину максимальных рабочих напряжений?

18.В каком случае вес конструкции будет меньше:

а) конструкция выполнена из стали марки Ст5;

б) конструкция выполнена из стали 40ХН?

19.Как изменится вес конструкции, если ее выполнить с меньшим запасом прочности?

20.Диаметр стержня, работающего на растяжение, изменили в два раза. Во сколько раз изменится напряжение?

21.Какие системы называются статически неопределимыми? Приведите примеры статически неопределимых систем при растяжении (сжатии).

22.Как раскрывается статическая неопределимость системы?

23.Две трубки, выполненные из алюминия и стали, жестко заделаны и
нагреты до температуры ∆ t В какой из них возникнут большие напряжения?

24.Выведите формулу для определения нормальных и касательных
напряжений в наклонных сечениях бруса, работающего на растяжение.