Что называется прочностью жесткостью устойчивостью
Научная электронная библиотека
Лекция 1. ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Прочность, жесткость, устойчивость, – как понятия определяющие надёжность конструкций в их сопротивлении внешним воздействиям. Расчётные схемы (модели): твёрдого деформируемого тела, геометрических форм элементов конструкций. Внутренние силы в деформируемых телах и их количественные меры. Метод сечений. Напряжённое состояние. Перемещения и деформации. Понятия упругости и пластичности. Линейная упругость (закон Гука). Принцип независимости действия сил (принцип суперпозиции).
Основные понятия. Сопротивление материалов, наука о прочности (способности сопротивляться разрушению при действии сил) и деформируемости (изменении формы и размеров) элементов конструкций сооружений и деталей машин. Таким образом, данный раздел механики дает теоретические основы расчета прочности, жесткости и устойчивости инженерных конструкций.
Под нарушением прочности понимается не только разрушение конструкции, но и возникновение в ней больших пластических деформаций. Пластическая деформация – это часть деформации, которая не исчезает при разгрузке, а пластичность – способность материала сохранять деформацию.Возникновение пластических деформаций связано с нарушением нормальной работы конструкции и поэтому пластические деформации считаются недопустимым.
Жесткость – это способность конструкции (или материала) сопротивляться деформированию. Иногда деформация конструкции, отвечающей условию прочности, может воспрепятствовать нормальной ее эксплуатации. В таком случае конструкция имеет недостаточную жесткость.
Устойчивость – это способность конструкции сохранять положение равновесия, отвечающее действующей на нее нагрузке.
Конструкции, как правило, имеют сложную форму, отдельные элементы которой можно свести к простейшим типам, являющимисяосновными объектами изучения сопротивления материалов: стержни, пластинки, оболочки, массивы, для которых устанавливаются соответствующие методы расчёта на прочность, жёсткость и устойчивость при действии статических и динамических нагрузок, т.е. расчет реальной конструкции начинается с выбора расчетной схемы. Выбор расчетной схемы начинается со схематизации свойств материала и характера деформирования твердого тела, затем выполняется схематизация геометрической.Стержень – тело, у которого один размер (длина) значительно превышает два других размера.
Оболочка – это тело, ограниченное двумя криволинейными поверхностями, у которого один размер (толщина) много меньше двух других размеров. Пластина – это тело, ограниченное двумя параллельными плоскостями.
Массив – тело, у которого все три размера имеют один порядок.
Базируясь на законах и выводах теоретической механики, сопротивление материалов, помимо этого, учитывает способность реальных материалов деформироваться под действием внешних сил.
При выполнении расчетов принимаются допущения, связанные со свойствами материалов и с деформацией тела.
1. Материал считается однородным (независимо от его микроструктуры физико-механические свойства считаются одинаковыми во всех точках).
2. Материал полностью заполняет весь объем тела, без каких-либо пустот (тело рассматривается как сплошная среда).
3. Обычно сплошная среда принимается изотропной, т.е. предполагается, что свойства тела, выделенного из нее, не зависят от его ориентации в пределах этой среды. Материалы, имеющие различные свойства в разных направлениях, называют анизотропными (например, дерево).
4. Материал является идеально упругим (после снятия нагрузки все деформации полностью исчезают, т.е. геометрические размеры тела полностью или частично восстанавливаются). Свойство тела восстанавливать свои первоначальные размеры после разгрузки называется упругостью.
5. Деформации тела считаются малыми по сравнению с его размерами. Это допущение называется принципом начальных размеров. Допущение позволяет при составлении уравнений равновесия пренебречь изменениями формы и размеров конструкции.
6. Перемещения точек тела пропорциональны нагрузкам, вызывающим эти перемещения (до определенной величины деформации материалов подчиняются закону Гука). Для линейно деформируемых конструкций справедлив принцип независимости действия сил (или принцип суперпозиции): результат действия группы сил не зависит от последовательности нагружения ими конструкции и равен сумме результатов действия каждой из этих сил в отдельности.
7. Предполагается, что в сечениях, достаточно удаленных от мест приложения нагрузки, характер распределения напряжений не зависит от конкретного способа нагружения. Основанием для такого утверждения служит принцип Сен-Венана.
8. Принимается гипотеза плоских сечений (гипотеза Бернулли): плоские поперечные сечения стержня до деформации остаются плоскими и после деформации.
Внутри любого материала имеются внутренние межатомные силы. При деформации тела изменяются расстояния между его частицами, что в свою очередь приводит к изменению сил взаимного притяжения между ними. Отсюда, как следствие, возникают внутренние усилия. Для определения внутренних усилий используют метод сечения. Для этого тело мысленно рассекают плоскостью и рассматривают равновесие одной из его частей (рис. 4).
Рис. 4. Выявление внутренних усилий по методу сечений
Метод заключается в следующем:
1 Разрезаем систему (на части).
2. Отбрасываем одну часть.
3. Заменяем действие отброшенной части на оставшуюся внутренними силами упругости (приложим в сечении усилия, способные уравновесить внешние силы, действующие на отсеченную часть).
4. Составляем уравнения равновесия, составленное для отсеченной части и находим значения усилий.
Используем метод сечений и приведем внутренние силы к центру тяжести поперечного сечения стержня. В результате приведения мы получим результирующую силу R, равную главному вектору и пару сил с моментом M, равным главному моменту системы.
Проектируя R и M на координатные оси, получаем в общем случае 6 алгебраических величин – 6 внутренних силовых факторов:
Вопрос 1: Что называют прочностью, жесткостью, устойчивостью детали?
Лекция 1
Вопрос 1: Что называют прочностью, жесткостью, устойчивостью детали?
Вопрос 2: Чем отличаются нормальные напряжения от касательных?
Проекция вектора полного напряжения p на нормаль к данной площадке обозначается через σ и называется нормальным напряжением.
Составляющую, лежащую в сечении в данной площадке обозначается через τ и называется касательным напряжением.
Вопрос 3: Какие силы в сопротивлении материалов считают внешними? Какие силы являются внутренними?
Ответ: Если конструкция рассматривается изолированно от окружающих тел, то действие последних на нее заменяется силами, которые называются внешними.
Взаимодействие между частями рассматриваемого тела характеризуется внутренними силами, которые возникают внутри тела под действием внешних нагрузок и определяются силами межмолекулярного воздействия. Эти силы сопротивляются стремлению внешних сил разрушить элемент конструкции, изменить его форму, отделить одну часть от другой.
Вопрос 4: Какие нагрузки принято считать сосредоточенными?
Ответ: Воздействие колонн на фундаментную плиту достаточно больших размеров можно рассматривать как действие на нее сосредоточенных усилий
Вопрос 5: Типы деформаций
Ответ: Растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб, кручение.
Вопрос 6: Что такое сосредоточенная сила, распределенная нагрузка и момент?
К сосредоточенным относятся нагрузки, реальная площадь приложения которых несоизмеримо меньше полной площади поверхности тела.
Если же площадь приложения нагрузки сопоставима с площадью поверхности тела, то такая нагрузка рассматривается как распределенная.
Вопрос 7: Сформулируйте закон Гука и принцип суперпозиции
Системы, для которых соблюдается условие пропорциональности между напряжениями и деформациями, подчиняются принципу суперпозиции, или принципу независимости действия сил. В соответствии с этим принципом перемещения и внутренние силы, возникающие в упругом теле, считаются независящими от порядка приложения внешних сил.
Вопрос 8: Что такое коэффициент Пуассона?
Величина отношения относительного поперечного сжатия к относительному продольному растяжению. Коэффициент зависит от природы материала, из которого изготовлен образец.
Вопрос 9: Что называется абсолютным удлинением?
Абсолютное удлинение показывает на сколько изменилась длина тела.
Вопрос 10: Что представляет собой допускаемое напряжение? Как его определяют?
Если установлен допускаемый коэффициент запаса прочности и для выбранного материала известно предельное напряжение, определяют максимальное напряжение, которое можно допустить для надежной работы элемента конструкции. Такое напряжение называют допускаемым
Лекция 2
Вопрос 1: В каких единицах измеряется напряжение?
Вопрос 2:. Что называется стержнем?
Лекция 3
Лекция 4
Лекция 5
Вопрос 6: Что такое срез?
Ответ: Развитие деформации сдвига приводит к разрушению, называемому срезом
Вопрос 7: Что такое смятие?
Ответ: Пластическая деформация, возникающую на поверхности контакта.
Лекция 6
Лекция 7
Лекция 8
Лекция 9
Лекция 10
Лекция 11
Лекция 1
Вопрос 1: Что называют прочностью, жесткостью, устойчивостью детали?
Прочность, жесткость, устойчивость
Прочность, жесткость, устойчивость, – как понятия определяющие надёжность конструкций в их сопротивлении внешним воздействиям. Расчётные схемы (модели): твёрдого деформируемого тела, геометрических форм элементов конструкций. Внутренние силы в деформируемых телах и их количественные меры. Метод сечений. Напряжённое состояние. Перемещения и деформации. Понятия упругости и пластичности. Линейная упругость (закон Гука). Принцип независимости действия сил (принцип суперпозиции).
Основные понятия. Сопротивление материалов, наука о прочности (способности сопротивляться разрушению при действии сил) и деформируемости (изменении формы и размеров) элементов конструкций сооружений и деталей машин. Таким образом, данный раздел механики дает теоретические основы расчета прочности, жесткости и устойчивости инженерных конструкций.
Жесткость – это способность конструкции (или материала) сопротивляться деформированию.
Устойчивость – это способность конструкции сохранять положение равновесия, отвечающее действующей на нее нагрузке.
Надежность – свойство конструкции выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в определенных нормативных пределах в течение требуемого промежутка времени.
Ресурс – допустимый срок службы изделия. Указывается в виде общего времени наработки или числа циклов нагружения конструкции.
Отказ – нарушение работоспособности конструкции.
Опираясь на вышесказанное, можно дать определение прочностной надежности.
Прочностной надежностью называется отсутствие отказов, связанных с разрушением или недопустимыми деформациями элементов конструкции.
Конструкции, как правило, имеют сложную форму, отдельные элементы которой можно свести к простейшим типам, являющимися основными объектами изучения сопротивления материалов: стержни, пластинки, оболочки, массивы, для которых устанавливаются соответствующие методы расчёта на прочность, жёсткость и устойчивость при действии статических и динамических нагрузок, т.е. расчет реальной конструкции начинается с выбора расчетной схемы.
Выбор расчетной схемы начинается со схематизации свойств материала и характера деформирования твердого тела, затем выполняется схематизация геометрической.
Стержень – тело, у которого один размер (длина) значительно превышает два других размера.
Оболочка – это тело, ограниченное двумя криволинейными поверхностями, у которого один размер (толщина) много меньше двух других размеров. Пластина – это тело, ограниченное двумя параллельными плоскостями.
Базируясь на законах и выводах теоретической механики, сопротивление материалов, помимо этого, учитывает способность реальных материалов деформироваться под действием внешних сил.
При выполнении расчетов принимаются допущения, связанные со свойствами материалов и с деформацией тела.
1. Материал считается однородным (независимо от его микроструктуры физико-механические свойства считаются одинаковыми во всех точках).
2. Материал полностью заполняет весь объем тела, без каких-либо пустот (тело рассматривается как сплошная среда).
3. Обычно сплошная среда принимается изотропной, т.е. предполагается, что свойства тела, выделенного из нее, не зависят от его ориентации в пределах этой среды. Материалы, имеющие различные свойства в разных направлениях, называют анизотропными (например, дерево).
4. Материал является идеально упругим (после снятия нагрузки все деформации полностью исчезают, т.е. геометрические размеры тела полностью или частично восстанавливаются). Свойство тела восстанавливать свои первоначальные размеры после разгрузки называется упругостью.
5. Деформации тела считаются малыми по сравнению с его размерами. Это допущение называется принципом начальных размеров. Допущение позволяет при составлении уравнений равновесия пренебречь изменениями формы и размеров конструкции.
6. Перемещения точек тела пропорциональны нагрузкам, вызывающим эти перемещения (до определенной величины деформации материалов подчиняются закону Гука). Для линейно деформируемых конструкций справедлив принцип независимости действия сил (или принцип суперпозиции): результат действия группы сил не зависит от последовательности нагружения ими конструкции и равен сумме результатов действия каждой из этих сил в отдельности.
7. Предполагается, что в сечениях, достаточно удаленных от мест приложения нагрузки, характер распределения напряжений не зависит от конкретного способа нагружения. Основанием для такого утверждения служит принцип Сен-Венана.
8.Принимается гипотеза плоских сечений (гипотеза Бернулли): плоские поперечные сечения стержня до деформации остаются плоскими и после деформации.
Внутри любого материала имеются внутренние межатомные силы. При деформации тела изменяются расстояния между его частицами, что в свою очередь приводит к изменению сил взаимного притяжения между ними. Отсюда, как следствие, возникают внутренние усилия. Для определения внутренних усилий используют метод сечения. Для этого тело мысленно рассекают плоскостью и рассматривают равновесие одной из его частей (рис.1).
Метод заключается в следующем: 1. Разрезаем систему (на части); 2.Отбрасываем одну часть; 3. Заменяем действие отброшенной части на оставшуюся внутренними силами упругости (приложим в сечении усилия, способные уравновесить внешние силы, действующие на отсеченную часть); 4. Составляем уравнения равновесия, составленное для отсеченной части и находим значения усилий.
Используем метод сечений и приведем внутренние силы к центру тяжести поперечного сечения стержня. В результате приведения мы получим результирующую силу 
, равную главному вектору и пару сил с моментом 
, равным главному моменту системы.
Дата добавления: 2017-09-01 ; просмотров: 16264 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
А.П. Филатов
Прочность– это способность элементов конструкции сопротивляться действию приложен-ных к ним сил без разрушения.
Жесткость – способность элементов конструкции сопротивляться изменению размеров и формы под действием внешних сил в пределах заданных (обычно весьма малых) величин, допусти-мых при условии нормальной эксплуатации.
Устойчивость – это способность элементов конструкции под действием внешних сил сохра-нять свою первоначальную форму равновесия.
Задача сопротивления материаловсостоит в разработке инженерных методов расчёта конструкций на прочность, жесткость и устойчивость при заданной долговечности и экономичности.
Методы сопротивления материалов различны, так как различны решаемые инженерные задачи, но все они должны быть простыми и обеспечивать достаточную точность.
Целью расчётов методами сопротивления материалов является определение размеров элементов конструкций и деталей машин (или внешних нагрузок), исключающих их разрушение.
1.2 Реальный объект и расчётная схема
Исследование вопроса о прочности реального объекта начинается с выбора расчётной схемы путём отбрасывания тех факторов, которые не могут заметным образом повлиять на его работоспо-собность в целом. Это совершенно необходимо, так как решение с полным учётом всех свойств реального объекта является принципиально невозможным в силу их бесчисленного множества.
Реальный объект, освобожденный от несущественных особенностей, называется расчетной схемой, выбор которой начинается со схематизации свойств материалов на основе гипотез о твердом деформируемом теле.
Основные гипотезы о твердом деформируемом теле:
1. Общепринятым считается рассматривать все материалы как однородную сплошнуюсреду, независимо от особенностей их микроструктуры. Эта гипотеза позволяет использовать математи-ческий аппарат бесконечно малых величин.
Под однородностью материала понимается независимость его свойств от величины выде-ленного объёма.
2. Материал конструкции принимается изотропным, т.е., предполагается, что упругие свойства его одинаковы по всем направлениям.
3. Материал конструкции принимается идеально упругим. Упругость— это свойство тела восстанавливать свои первоначальные размеры частично или полностью после снятия нагрузки. Если тело восстанавливает свои размеры полностью, то оно называется идеально упругим.
|
|
|
4. Гипотеза Сен-Венана:если к некоторой части тела приложена самоуравновешенная система сил (рис.1.1), то эффект действия этих сил (напряжения, деформация) быстро убывает по мере удаления от места их приложения (принцип Сен-Венана).
|
5. Гипотеза плоских сечений:поперечные сечения бруса плоские и перпендикулярные к оси до нагружения остаются плоскими и перпендикулярными к ней после нагружения. Это допущение называется гипотезой плоских сечений или гипотезой Бернулли
6. Гипотеза неизменности первоначальных размеров.
Даже при максимально допустимых нагрузках деформации в конструкциях предполагаются настолько малыми, что можно пренебречь изменениями положения сил в процессе нагружения (рис.1.2)
Разница между прочностью и жесткостью
Содержание:
Ключевые области покрыты
1. Что такое Сила
— определение, разные типы, деформация
2. Что такое жесткость
— определение, разные типы, формула
3. В чем разница между прочностью и жесткостью
— Сравнение основных различий
Ключевые слова: усталостная прочность, ударная вязкость, жесткость, прочность, предел прочности при растяжении, предел текучести
Что такое сила
Есть несколько разных терминов, используемых для описания силы. Все эти термины объясняют некоторые специфические физические свойства материи. Некоторые из этих терминов приведены ниже.
Рисунок 1: Типичная кривая напряжения-деформации для пластичного материала
Что такое жесткость
Жесткость может быть выражена следующим образом:
Рисунок 2: Жесткость вещества, которое можно согнуть
Разница между прочностью и жесткостью
Определение
способность
Прочность: Сила описывает способность объекта противостоять стрессу без разрушения или пластической деформации.
Жесткость: Жесткость описывает способность объекта противостоять деформации при приложении напряжения.
недостаточность
Прочность: Сила связана с физическим отказом вещества.
Жесткость: Жесткость связана с функциональной недостаточностью вещества.
Вещества
Прочность: Сила связана как с упругими, так и с хрупкими веществами.
Жесткость: Жесткость в основном применима к эластичным веществам.
Различные типы
Прочность: Различные типы прочности включают ударную вязкость, прочность на разрыв, усталостную прочность, предел текучести и т. Д.
Жесткость: Различные типы жесткости включают в себя жесткость при вращении и осевую жесткость.
Заключение
Ссылка:
1. «Прочность материалов». Википедия, Фонд Викимедиа, 13 января 2018 г.