Что называется внутренними силовыми факторами

Внутренние силовые факторы — справочник

Привет! Этот справочник, на портале – SoproMats, будет по внутренним силовым факторам при различных видах деформаций: растяжении и сжатии, кручении и изгибе. По каждому фактору будет написана специальная статья, где расскажем, как обозначается, в чем измеряется и как рассчитывается. Для подробного изучения каждого силового фактора, перемещайтесь по указанным гиперссылкам.

ВСФ при растяжении и сжатии

Как известно, при растяжении и сжатии (центральном) возникает один единственный внутренний силовой фактор – продольная сила. В указанной статье рассказывается, что это за сила, в чем измеряется и т.д.

Если вкратце рассказывать, то продольная сила рассчитывается методом сечений, который предполагает, что если вся конструкций находится в равновесии, то и отдельные ее части также будут находится в равновесии, если действие частей друг на друга заменить силовыми факторами.

ВСФ при кручении

При кручении, также как при растяжении и сжатие, в поперечных сечениях действует один силовой фактор – крутящий момент. В статье рассказывается об данном факторе, как он рассчитывается, в каких расчетах используется и как обозначается.

ВСФ при поперечном изгибе

При поперечном изгибе, чаще всего, в сечениях возникают два силовых фактора – поперечная сила и изгибающий момент. Поперечная сила, как правило, используется в проверочном расчете на прочность по касательным напряжениям, а также служит вспомогательным инструментов для определения экстремумов на эпюре изгибающих моментов.

Изгибающий момент используется при проведения прочностных расчетов по нормальным напряжениям. Подробнее об данных величинах можете узнать, перейдя по указанным ссылочкам.

Источник

iSopromat.ru

Внутренние силовые факторы (усилия) возникают в результате деформации бруса, когда под действием внешних нагрузок происходит изменение взаимного расположения элементарных частиц тела.

По своей природе внутренние силовые факторы представляют собой взаимодействие частиц тела, обеспечивающее его целостность и совместность деформаций. Для определения этих усилий применяют метод сечений:

надо мысленно рассечь брус, находящийся в равновесии, на две части

и рассмотреть равновесие одной из них.

Действие усилий отброшенной части бруса заменим уравновешивающими рассматриваемую часть внутренней силой R и внутренним моментом M.

Для упрощения расчетов силу R и момент M принято раскладывать на составляющие усилия относительно осей координат x, y и z.

Таким образом, под действием внешних нагрузок в поперечном сечении бруса могут возникать следующие внутренние силовые факторы:

Каждый внутренний силовой фактор определяется из соответствующего уравнения равновесия оставшейся после рассечения бруса части (уравнения статики):

Наш видеоурок построения эпюр внутренних силовых факторов для балки:

Правила знаков для внутренних силовых факторов

Для определения знаков внутренних усилий, возникающих в брусе при различных способах его нагружения, приняты следующие правила:

Эпюры внутренних силовых факторов

В инженерной практике особое место занимает умение ясно представить взаимодействие усилий в конструкции, а также связь между внешними и внутренними силами в элементах конструкции, для этого графически изображают внутренние силовые факторы в функции осевой координаты и называют эти графики — эпюрами.

Уважаемые студенты!
На нашем сайте можно получить помощь по техническим и другим предметам:
✔ Решение задач и контрольных
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах

Источник

Сопромат online

Расчеты в режиме online

1.3. Метод сечений. Внутренние силовые факторы.

Целостность твердого тела, его форма обусловливаются на­личием сил взаимодействия между его частицами. При дефор­мации тела под действием внешних нагрузок и других внеш­них воздействий происходит изменение сил взаимодействия между частицами тела. Эти изменения сил взаимодействия в сопротивлении материалов называются внутренними силами. Таким образом, под внутренними силами необходимо пони­мать силы взаимодействия между частицами тела, возника­ющие только в результате деформации тела. При отсутствии де­формации внутренние силы в теле считаются равными нулю.

Для определения внутренних сил необходимо, используя метод сечений, перевести их в категорию сил внешних. На рисунке 1 представлено твердое тело, на которое действует про­извольная система внешних сил F₁, F₂….F_n, удовлетворя­ющая условиям равновесия. Мысленно рассечем тело плоскостью на две части и отбросим одну часть.

Рисунок 1.2 Произвольная система сил.

Чтобы любая часть, например левая, находилась в равнове­сии, необходимо действие отброшенной правой части на рас­сматриваемую левую заменить в сечении внутренними силами. В другом сечении они будут другими. Внутренние силы всегда взаимны: правая часть действует на левую так же, как левая на правую. Внутренние силы считаются поверхностными, т.е. принимается, что взаимодействие частиц, примыкающих с раз­ных сторон к сечению, является контактным и что частицы, расположенные за сечением, во взаимодействии не участвуют.

Метод сечений — это прием, позволяющий обнаруживать внутренние силы и рассматривать их как внешние силы по от­ношению к оставшейся (рассматриваемой) части тела.

Приведем систему внутренних сил, используя положения статики, к центру тяжести сечения (рисунок 1.3 а).

Рисунок 1.3.а Внутренние силы, приведенные к центру тяжести сечения.

В результате приведения получим главный вектор Fc и главный момент Мс, разложив которые по осям координат, получим три силы и три момента Fх, Fу, Fz, Мх, Му, Мz (рисунок 1.3 б).

Рисунок 1.3.б Внутренние силовые факторы.

Эти составляющие обозначаются специальными буквами и на­зываются внутренними силовыми факторами. F_x = N- назы­вается продольной или нормальной силой; F_z =Q_Z и F_y=Q_y назы­ваются поперечными силами; М_х = Т называется крутящим мо­ментом; М_у и M_z называются изгибающими моментами относи­тельно осей у и z.

Для отсеченной части в общем случае можно составить шесть уравнений равновесия :

Согласно (1.8) нормальная сила N в поперечном сечении равна алгебраической сумме проекций на ось x всех внешних сил, действующих на отсеченную часть тела; поперечные силы Q_y и Q_z в сечении — соответственно равны алгебраической сумме проекций на оси у и z, расположенные в рассматриваемом се­чении, всех внешних сил, действующих на отсеченную часть тела; крутящий момент Т в поперечном сечении равен алгебра­ической сумме моментов относительно оси х всех внешних сил, действующих на отсеченную часть тела; изгибающие мо­менты М_у и М_z в сечении соответственно равны алгебраиче­ской сумме моментов относительно осей у и z рассматриваемо­го сечения всех внешних сил, действующих на отсеченную часть тела. Результаты будут одинаковыми независимо от того, какая отсеченная часть тела рассматривается.

Таким образом, в расчетных схемах как внешние нагрузки, так и внутренние силовые факторы нужно рассматривать как скалярные величины.

Нормальная сила, направленная от сечения, вызывает в се­чении растяжение материала и считается положительной, а на­правленная к сечению — вызывает в сечении сжатие материала и считается отрицательной.

Поперечная сила считается положительной, если внешние силы стремятся вращать отсеченную часть тела (бруса или ра­мы) относительно проведенного сечения по часовой стрелке; если — против часовой стрелки, то поперечная сила считается отрицательной.

Крутящий момент в сечении считается положительным, ес­ли при взгляде на сечение со стороны внешней нормали внеш­ние силы стремятся вращать отсеченную часть по часовой стрелке, если — против часовой стрелки, то крутящий момент в сечении считается отрицательным.

Изгибающий момент от внешних сил, вызывающих сжатие верхних волокон балки или сжатие наружных волокон рамы, считается положительным, а от внешних сил, вызывающих сжа­тие нижних волокон балки или внутренних волокон рамы, — от­рицательным.

Нагружение называется простым, если в поперечных сече­ниях элемента конструкции возникает только один внутрен­ний силовой фактор, или сложным (комбинированным), если в поперечных сечениях элемента одновременно действуют не­сколько внутренних силовых факторов.

Внутренние силовые факторы вдоль элемента (бруса) изме­няются. Эпюрами называются графики, показывающие, как из­меняются внутренние силовые факторы в сечениях по длине бруса (балки). (Пример построения эпюр ступенчатого стержня)

Эпюры позволяют установить положение опасного сече­ния, в котором действуют максимальные внутренние силы и моменты.

Источник

Внутренние силовые факторы. Метод сечений.

При действии на тело внешних сил внутри тела возникают силы сопротивления, которые называются внутренними силовыми факторами.

При различных видах деформаций возникают определённые внутренние силовые факторы. Всего при различных видах деформаций возникает шесть внутренних силовых факторов, которые характеризуют все виды деформаций, существующие в природе.

1. N – продольная сила, возникает при деформации растяжение и сжатие.

Это поперечные силы, возникают при деформации сдвиг.

Это изгибающие моменты, возникают при деформации изгиб.

6. М_Z =Т – крутящий момент, возникает при деформации кручение.

Чтобы вычислить внутренние силовые факторы, применяется метод сечений, который заключается в том, что тело мысленно рассекается на две части, одна часть отбрасывается, а другая рассматривается и вместо отброшенной части прикладываются внутренние силовые факторы. Значения внутренних силовых факторов вычисляются из уравнений равновесия.

Основная литература: 1;2

Дополнительная литература: 1;2

1. Что такое нагрузка?

2. Единицы измерения нагрузок.

4. Для чего в сопромате применяются расчётные схемы?

5. С какой целью применяют метод сечений?

6. Какие существуют внутренние силовые факторы?

Лекция №3.

Напряжение.

Цель занятия:Рассмотреть механическое напряжение, его физический смысл, причины возникновения механического напряжения, виды механического напряжения, как определяется значения напряжения, где применяется.

План занятия:

1. Понятие напряжения, причины возникновения.

3. Нормальное напряжение.

4. Касательное напряжение.

Напряжение – это мера интенсивности действия внутренних сил.

При действии на конструкцию внешней нагрузки в материале конструкции возникает механическое напряжение, которое характеризует интенсивность внутренних сил. Если нагрузку постепенно увеличивать, то значение напряжения тоже будет увеличиваться, и когда оно достигнет какого – то критического значения, произойдёт разрушение материала.

Полное напряжение р разложим на две оси, одна из них перпендикулярна к поперечному сечению конструкции, другая параллельна.

σ – нормальное напряжение, возникает при деформации растяжение или сжатие, всегда направлено перпендикулярно к поперечному сечению конструкции.

τ – касательное напряжение, возникает при деформации сдвиг, всегда направлено параллельно к поперечному сечению конструкции.

Всегда нормальное и касательное напряжение взаимно перпендикулярны.

Рассмотрим нормальное напряжение. Оно вычисляется по следующей формуле:

где S – площадь поперечного сечения конструкции

Единица измерения напряжения (Н/м 2 ) =Па

Так как величина Па очень маленькая, то на практике применяют величину

[σ] – допускаемое нормальное напряжение, каждый материал имеет своё значение.

Чтобы обеспечить прочность конструкции, значение напряжения не должно превышать допускаемого, иначе может произойти разрушение материала.

Приблизительные значения допускаемого нормального напряжения для некоторых материалов:

Алюминий: [σ] = 30…100 МПа

Сталь 45: [σ] = 240…360 МПа

Легированные высококачественные стали: [σ] = 400 МПа и выше

Вольфрам: [σ] = 500 МПа

Рассмотрим касательное напряжение. Оно вычисляется по следующей формуле:

[τ] – допускаемое касательное напряжение, каждый материал имеет своё значение.

Для большинства материалов [τ] = 0,6·[σ]

Основная литература: 1;2

Дополнительная литература: 1;2

1. Что такое напряжение?

2. Когда возникает напряжение?

4. При каких деформациях возникает нормальное напряжение?

5. При каких деформациях возникает касательное напряжение?

6. Какой угол между нормальным и касательным напряжениями?

7. По каким формулам вычисляется напряжение.

8. Единицы измерения напряжения.

9. С какой целью вычисляют напряжение?

10. Что такое допускаемое напряжение?

Лекция №4.

Цели занятия:

1. Рассмотреть деформации и перемещения, какие бывают деформации и перемещения.

2. Рассмотреть основные предпосылки (гипотезы), применяемые в сопромате.

План занятия:

3. Основные предпосылки (гипотезы), применяемые в сопромате.

Деформации и перемещения.

Деформация – это изменение формы и объёма тела.

Деформация бывает упругой и пластичной. При упругой деформации тело полностью восстанавливает свою первоначальную форму и размеры после снятия нагрузки, а при пластичной нагрузке этого не происходит.

Деформация также бывает линейной и угловой.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник

Внутренние силовые факторы. Основные определения и формулы

Внутренние силовые факторы определяются через внешние силы.

Продольная сила (N) – это внутренняя сила, численно равная алгебраической сумме всех внешних сил, действующих по одну сторону от сечения параллельно оси балки.

Поперечная сила (Q) – это внутренняя сила, численно равная алгебраической сумме всех внешних сил, действующих по одну сторону от сечения перпендикулярно оси балки.

Изгибающий момент (M) –это внутренний момент, численно равный алгебраической сумме моментов всех внешних сил, действующих по одну сторону от сечения относительно центра тяжести поперечного сечения (можно говорить относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения и перпендикулярной плоскости действия сил).

Правило знаков (рис.7). Продольная сила в поперечном сечении балки положительная(N= + F_x внеш ), если внешняя сила (F_x внеш ) направлена влево слева от сечения, а справа от сечения – вправо.

Поперечная сила в поперечном сечении балки положительная (Q= + F_z внеш ), если внешняя сила (F_z внеш ) направлена вверх слева от сечения, а справа от сечения– вниз.

Изгибающий момент в поперечном сечении балбалки положителен(M =+ M внеш ), если

момент внешней силы (M внеш ) направлен походу часовой стрелки слева от сечения, а справа от сечения– против хода часовой стрелки.

Продольная, поперечная сила и изгибающий момент отрицательны, если направления внешних сил и моментов внешних сил противоположны направлениям, указанным на рис.7.

В ходе решения задач, приведенных ниже, будет показан фрагмент правила знаков, когда будем составлять выражения для продольных сил, поперечных сил и изгибающих моментов.

Эпюры и правила их построения

При расчетах на прочность очень важно знать распределение усилий по длине балки. Для этого строятся графики распределения усилий по длине балки, так называемые эпюры. Рассмотрим правила построения эпюр.

1. Определяем опорные реакции.

2. Разбиваем расчетную схему балки на участки. Границами участка являются точки приложения сосредоточенных сил, сосредоточенных моментов, точки начала и конца распределенной нагрузки.

3. Используя метод сечений, проводим поперечное сечение в пределах рассматриваемого участка, которое разбивает балку (раму) на две части. Выбираем левую или правую от сечения часть балки (рамы). Для определения внутренних усилий в сечении совершенно безразлично, какую часть рассматривать, левую или правую. Величины внутренних усилий будут одни и те же.

4. Составляем выражения для продольной силы, поперечной силы и изгибающего момента с учетом правила знаков.

5. Определяем значения продольных сил, поперечных сил и изгибающих моментов на границах участка. Если функциональная зависимость указанных силовых факторов нелинейная, вычисление производим еще и в промежуточной точке, например, где функция достигает экстремального значения.

6. Используя полученные значения продольных сил, поперечных сил и изгибающих моментов строим графики внутренних усилий. График каждого внутреннего усилия строится на отдельной линии, параллельной оси балки, и располагаются они непосредственно под балкой. Положительные значения продольных сил(N ) и поперечных сил(Q ) откладываются вверх, положительные значения изгибающих моментов(M ) откладываются вниз, т.к. эпюра M строится на растянутом волокне. Поле между графиком и нулевой линией (ось x) заштриховывается. На поле ставится знак внутреннего усилия в кружочке.

Задача 1. Построение эпюр внутренних силовых факторов в консольной балке

а=2 м; b=3 м;

m=9 кНм.

Для заданной расчетной схемы консольной балки (рис.8) требуется:

1. Определить опорные реакции.

2. Построить эпюры поперечных сил (Q) и изгибающих моментов(M).

Источник