Виды нагрузок и основных деформаций

Изменение формы, или деформация, какого-нибудь тела происхо­дит вследствие воздействий, которые оказывают на него окружающие тела. Непосредственное механическое воздействие одного тела на другое принято называть силой.

Силы измеряются в ньютонах (Н); на схемах, эскизах и чертежах силы изображаются векторами и обозначаются буквой F.

Если сила F приложена к телу, например, к рукоятке грузоподъемной
лебедки или к ключу, затягивающему гай­ку (рис. 41) на некотором плече l, то вели­чину воздействия силы на тело оценивают произведением величины силы на плечо. Например, силы, прикладываемой к клю­чу, на его длину (плечо).

Произведение силы на плечо называют мо­ментом силы и обозначают буквой М. Из рис. 41 видно, что М равен произведению Р • l.

Способность тел противостоять действию нагрузок во многом зависит от упругости или пластичности материала, из которого они изготовлены. Детали из таких материа­лов, как сталь, чугун, специальные сплавы, наиболее устойчивы к воздействию на них силам.

На рис. 42 показан прямой вертикаль­ный стальной стержень, защемленный не­подвижно с одной стороны. Если к верхне­му концу стержня приложить силу и незна­чительно изогнуть стержень, а затем дейст­вие нагрузки снять, то стержень вернется в исходное положение. Такие деформации, которые исчезают после прекращения дей­ствия внешних сил, называют упругими. Деформации, остающиеся в телах по­сле прекращения действия нагрузок, назы­вают остаточными или пласти­ческими (рис. 43).

В зависимости от направления действия сил на тела говорят о различных видах деформации. Рассмотрим кратко ос­новные из них.

Если на середину доски, лежащей на двух опорах, положить большой груз (рис. 44), то она прогнется. Деформация, испытываемая доской, на­зывается деформацией изгиба или изгибом.

Если к концу цилиндрического стержня (например, к стержню болта) приложить силу, действующую в плоскости, перпендикулярной к его оси (например, при навинчивании гаечным ключом гайки с резьбой), а другой конец стержня (головка болта) будет неподвижно зажат, то стер­жень будет закручиваться, то есть испытывать деформацию кручения (рис. 45).

Если две равные, но противоположные силы действуют по одной прямой вдоль нагружаемого тела (например, крюка) в разные стороны, то тело будет удлиняться, то есть испытывать деформацию растяже­ния (рис. 46).

Если две равные, но противопо­ложные силы действуют по одной прямой вдоль оси стержня (напри­мер, ходового винта домкрата) по направлению к его середине, то си­лы вызывают в нем деформа­цию сжатия (рис. 47)

. Если к стальной пластине, ук­репленной между двух балок с по­мощью трех заклепок, приложить силу (подвешиваемый груз) пер­пендикулярную оси заклепок в мес­тах соприкосновения плоскостей 1 пластины и балок, то заклепки бу­дут испытывать деформацию сдвига (среза) (рис. 48).