Основные виды деформаций
Любое внутреннее усилие, возникающее в поперечном сечении стержня, полностью определяет характер его деформации, в самом общем случае нагружения бруса в его сечениях могут одновременно возникать шесть внутренних усилий. В частном случае в поперечном сечении может возникнуть только одно внутреннее усилие, когда остальные обращаются в ноль, и тогда будет иметь место одна из следующих простых деформаций.
1. Растяжение или сжатие. В этом случае в поперечном сечении стержня возникает только одна продольная сила, направление внешних сил, которые её вызывают, показано на рисунке 8, а и б. В результате растяжения или сжатия стержень соответственно удлиняется или укорачивается. Такие деформации наблюдаются при работе стержней ферм, стоек, колонн, тросов канатов и т.д.
2. Сдвиг(срез,скалывание) - в поперечном сечении возникает только одна из поперечных сил и. Такого рода деформации происходят, например, при работе болтовых, заклёпочных (рисунок 8, в) и сварных соединений, деревянных врубок и т.д.
3. Изгиб - в поперечном сечении возникает только изгибающий момент или, а часто одновременно с изгибающим моментом возникает и
поперечная сила (рисунок 8, г).
4. Кручение - в поперечном сечении стержня возникает только крутящий момент. Стержень, работающий на кручение, называется валом. Кручение испытывают, например, валы машин и механизмов, штанги буров, а также ряд элементов строительных конструкций - балконные балки, некоторые балки ребристых железобетонных перекрытий, подкрановые балки и т.д. (рисунок 8, д).
5. Сложная деформация - в сечении одновременно возникает несколько усилий, например, изгибающий или крутящий момент с продольной силой.
Основные термины и понятия
Главные оси инерции –оси,относительно которых центробежныймомент инерции равен нулю, а осевые моменты инерции принимают экстремальные значения.
Деформация –изменение формы и размеров тела или какой–либо егочасти.
Диаграмма растяжения образца –график,автоматическивычерчиваемый испытательной машиной, у которого по оси абсцисс откладывается удлинение, а по оси ординат сила.
Жесткость –способность тела воспринимать воздействие внешнихсил без существенного изменения геометрических размеров.
Закон Гука –закон о линейной зависимости между напряжением идеформацией.
Запас прочности –это число,которое показывает,во сколько разнаибольшее напряжение, возникающее в некоторой точке нагруженной конструкции, меньше предельного для данного материала.
Изгиб –это такой вид нагружения,когда внешние силы вызываютмоменты относительно оси симметрии (или главной оси), расположенной в плоскости поперечного сечения.
Касательное напряжение –составляющая вектора полногонапряжения в плоскости сечения, обозначается буквой t (тау). С касательными напряжениями связано разрушение путем сдвига или среза.
Кручение –вид деформации стержня,который возникает при действиина стержень внешних сил, образующих моменты относительно продольной оси стержня. В этом случае только крутящий момент не равен нулю.
Напряжение –интенсивность внутренних сил в данной точке сечения;внутренняя сила, приходящаяся на единицу площади.
Надежность –свойство конструкции выполнять заданные функции,сохраняя свои эксплуатационные показатели в определенных нормативных пределах в течение требуемого промежутка времени.
Нормальное напряжение –составляющая вектора полногонапряжения по нормали к сечению, обозначается буквой s (сигма). С нормальным напряжением связано разрушение путём отрыва
Опасное сечение –это поперечное сечение,в котором действуютнаибольшие внутренние усилия.
Отказ –нарушение работоспособности конструкции. Перемещение –результат деформаций.
Плоский изгиб –это такой вид нагружения,когда все внешние силылежат в одной плоскости, совпадающей с плоскостью симметрии балки.
Пластичностью называется свойство тела сохранять послепрекращения действия нагрузки, или частично полученную при нагружении, деформацию.
Ползучестью называется свойство тела увеличивать деформацию припостоянных внешних нагрузках.
Предельные напряжения –напряжения,при которых конструкция ужене может использоваться по прямому назначению либо вследствие разрушения, либо из-за возникновения недопустимых остаточных деформаций.
Принцип независимости действия сил –принцип,согласно которомурезультат, полученный одновременным действием этих сил в отдельности. Под словом результат следует понимать деформацию или напряжение, возникающее в упругом теле, подчиняющемуся закону Гука.
Принцип Сен-Венана. Если систему внешних сил,действующую нанебольшую часть упругого тела, заменить другой, статически эквивалентной системой сил, действующей на ту же часть поверхности тела, то в точках, достаточно удаленных от места приложения упомянутой системы на расстояния, достаточно большие по сравнению с линейными размерами этой поверхности, получим практически такое же состояние напряжения и деформации.
Прочность –способность тела воспринимать воздействие внешнихсил без разрушения.
Расчетная схема –реальный объект,освобождённый отнесущественных особенностей.
Расчетное напряжение –наибольшее по абсолютной величинесжимающее или растягивающее напряжение, возникающее в опасном сечении конструкции.
Распределенные силы приложены значительным участкамповерхности, например, давление пара в паропроводе, трубопроводе, котле, давление воздуха на крыло самолета и т.д.
Ресурс –допустимый срок службы изделия.Указывается в виде общеговремени наработки или числа циклов нагружения конструкции.
Сосредоточенные силы –силы,действующие на небольших участкахповерхности детали, например, давление шарика шарикоподшипника на вал, давление колеса на рельсы и т.п.
Статически неопределимая задача –задача,в которой числонеизвестных превышает число независимых уравнений статики, и поэтому определить неизвестные усилия только из уравнений статики не представляется возможным. Для решения такой задачи необходимо в дополнение к уравнениям статики составить уравнения деформации.
Степень статической неопределимости –разность между числомнеизвестных и числом независимых уравнений статики, которые можно составить для рассматриваемой системы.
Упругая линия –изогнутая ось балки.
Упругость –свойство тела восстанавливать свою первоначальнуюформу и размеры.
Центр тяжести –это точка пересечения центральных осей сечения. Центральная ось –ось,относительно которой статический момент нулю.
Центральное растяжение (сжатие) –вид деформации стержня,
когда стрежень загружен силами, совпадающими по направлению с его осью. В этом случае только продольная сила не равна нулю.
Эпюра –это график,изображающий закон изменения внутреннегоусилия по длине стержня