Техническая механика





Сопротивление материалов



Наука о сопротивлении материалов

Наука о сопротивлении материалов возникла в эпоху Возрождения, когда развитие техники, строительства, торговли, мореплавания и военного дела потребовало научных обоснований, необходимых для постройки крупных объектов и сооружений, морских судов и других сложных конструкций.
Основоположником этой науки считают итальянского ученого Г. Галилея (1564-1642 гг.)

наука Сопротивление материалов

Как показывает практика, все части конструкций под действием нагрузок деформируются, т. е. изменяют свою форму и размеры, а в некоторых случаях происходит разрушение конструкций.

В этом плане показательна древняя китайская мудрость о вечности. Согласно легенде, китайские мудрецы так описывали понятие вечности своим ученикам:
"Если положить на берега Ганга огромную алмазную глыбу и раз в тысячелетие к этой глыбе будет прилетать ворон, чтобы почистить клюв, то время, через которое алмазная глыба сотрется о клюв ворона и превратится в песчинку, - всего лишь краткий миг, по сравнению с вечностью".
Тоже самое можно сказать и о деформируемости элементов конструкций. Какая бы прочная ни была конструкция, из каких бы прочнейших материалов она была бы создана, но даже крохотный комар, севший на массивную деталь, вызовет деформацию этой детали. Понятно, что эта деформация будет крайне ничтожной, но, тем не менее, она имеет место.

Сопротивление материалов есть наука о прочности и деформируемости материалов и элементов машин и сооружений.
Применяя способы и методы этой науки можно производить с достаточной степенью погрешности расчеты конструкций машин и объектов на прочность, жесткость и устойчивость.

Прочностью называется способность материала конструкций и их элементов сопротивляться действию внешних сил, не разрушаясь.
Расчеты на прочность дают возможность определить размеры и форму деталей конструкций, способные выдержать заданную нагрузку при наименьших затратах материалов.

Жесткость – способность тел или конструкций противостоять образованию деформаций.
Расчеты на жесткость позволяют определить размеры, материал и форму конструкций, при которых возникающие в результате нагрузок деформации не превысят допустимых величин и норм.

Под устойчивостью понимают способность конструкции сопротивляться усилиям, стремящимся вывести ее из исходного состояния равновесия.
Расчеты на устойчивость позволяют предотвратить внезапную потерю устойчивости конструкции и искривления ее элементов в результате приложения внешней нагрузки. Примером потери устойчивости может служить внезапное искривление длинного прямолинейного стержня при сильном сжатии его вдоль оси.



На практике в большинстве случаев приходится иметь дело с конструкциями сложной формы, но их можно представить состоящими из отдельных элементов, например, брусьев, пластин, оболочек или массивов.
Основным расчетным элементом в сопротивлении материалов является брус, т. е. тело, поперечные размеры которого малы по сравнению с длиной. Брусья бывают прямолинейными, криволинейными, постоянного и переменного сечения.
В зависимости от их назначения в конструкции брусья называют колоннами, балками, стержнями.

Плоское сечение, перпендикулярное оси прямолинейного бруса называют поперечным, сечение, параллельное оси прямолинейного бруса – продольным, остальные виды плоских сечений называют наклонными.

Кроме расчёта брусьев сопротивление материалов занимается расчетом пластин и оболочек, т. е. тел, имеющих малую толщину по сравнению с другими размерами (резервуары, трубы, обшивка судов и самолетов и т. п.). Тела, у которых все три измерения одинакового порядка называются массивами (фундаменты, станины станков и т. п.).

При деформации тела под действием внешних силовых факторов внутри него возникают силы упругости, которые препятствуют деформации и стремятся вернуть частицы тела в исходное положение. Появление сил упругости обусловлено существованием в теле внутренних сил молекулярного взаимодействия.
В сопротивлении материалов изучают деформации тел и возникающие при этих деформациях внутренние силовые факторы.

В зависимости от способности сохранять исходную форму под действием деформирующих сил различают пластичные и хрупкие тела.
Пластичные могут изменять в той или иной степени форму даже после снятия внешних нагрузок (остаточная деформация), хрупкие обладают малой пластичностью и способны сохранять исходную форму вплоть до разрушения из-за внешних нагрузок.

***

Материалы раздела "Сопротивление материалов":

Методические рекомендации и контрольные задания для студентов заочных отделений технических и машиностроительных специальностей:

Примечание: Документы размещены в формате Word, и могут быть сохранены на компьютере или распечатаны на принтере.

Гипотезы и допущения




Правильные ответы на тестовые вопросы:
Тест №1    2-1-1-4-3       Тест №7    4-3-4-2-4
Тест №2    3-4-3-2-1       Тест №8    1-4-1-3-2
Тест №3    3-1-4-1-3       Тест №9    2-3-4-1-3
Тест №4    1-2-4-3-4       Тест №10   3-1-4-2-2
Тест №5    4-3-4-2-4       Тест №11   4-3-1-1-4
Тест №6    2-1-4-4-1       Тест №12   2-1-4-3-3