Допущения о характере деформации

Все материалы под нагрузкой деформируются, т. е. меняют форму и размеры.

Характер деформации легко проследить при испытании мате­риалов на растяжение.

Перед испытаниями цилиндрический образец закрепляется в за­хватах разрывной машины, растягивается и доводится до разруше­ния. При этом записывается зависимость между приложенным уси­лием и деформацией. Получают график, называемый диаграммой растяжения. Для примера на рис. 18.1 представлена диаграмма рас­тяжения малоуглеродистой стали.

На диаграмме отмечают особые точки:

— от точки 0 до точки 1 — прямая линия (деформация прямо пропорциональна нагрузке);

— от точки 2 до точки 5 де­формации быстро нарастают, и образец разрушается, разрушению предшествует появление утончения (шейки) в точке 4.

Если прервать испытания до точки 2, образец вернется к ис­ходным размерам; эта область называется областью упругих дефор­маций. Упругие деформации полностью исчезают после снятия наг­рузки.

При продолжении испытаний после точки 2 образец уже не воз­вращается к исходным размерам, деформации начинают накапли­ваться.

При выключении машины в точке А образец несколько сжима­ется по линии АВ, параллельной линии 01. Деформации после точки 2 называются пластическими, они полностью не исчезают; сохра­нившиеся деформации называются остаточными.

На участке 01 выполняется закон Гука:

В пределах упругости деформации прямо пропорциональны на­грузке.

Считают, что все материалы подчиняются закону Гука.

 

Поскольку упругие деформации малы по сравнению с геометри­ческими размерами детали, при расчетах считают, что размеры под нагрузкой не изменяются.

Расчеты ведут, используя принцип начальных размеров:

При ра­боте конструкции деформации должны оставаться упругими.

 

К нарушению прочности следует относить и возникновение пла­стических деформаций. Хотя в практике бывают случаи, когда мест­ные пластические деформации считаются допустимыми.

Классификация нагрузок и элементов конструкции

 

Классификация нагрузок.

Статистические нагрузки (рис. 18.2 а) не меняются со време­нем или меняются очень медленно. При действии статистических нагрузок проводится расчет на прочность.

Повторно-переменные нагрузки (рис. 18.26) многократно меня­ют значение или значение и знак. Действие таких нагрузок вызывает усталость металла.

Динамические нагрузки (рис. 18.2в) меняют свое значение в короткий промежуток времени, они вызывают большие ускоре­ния и силы инерции и могут привести к внезапному разрушению конструкции.

Из теоретической механики известно, что по способу приложе­ния нагрузки могут быть сосредоточенными или распределенными по поверхности.

Реально передача нагрузки между деталями происходит не в точке, а на некоторой площадке, т. е. нагрузка является распреде­ленной.

Однако если площадка контакта пренебрежительно мала по сравнению с размерами детали, силу считают сосредоточенной.

При расчетах реальных деформируемых тел в сопротивлении материалов заменять распределенную нагрузку сосредоточенной не следует.

Аксиомы теоретической механики в сопротивлении материалов используются ограниченно.

Нельзя переносить пару сил в другую точку детали, перемещать сосредоточенную силу вдоль линии действия, нельзя систему сил за­менять равнодействующей при определении перемещений. Все выше­перечисленное меняет распределение внутренних сил в конструкции.

Формы элементов конструкции

Все многообразие форм сводится к трем видам по одному при­знаку.

1. Брус — любое тело, у которого длина значительно больше других размеров.

В зависимости от форм продольной оси и поперечных сечений различают несколько видов брусьев:

— прямой брус постоянного поперечного сечения (рис. 18.3а);

— прямой ступенчатый брус (рис. 18.35);

— криволинейный брус (рис. 18.Зв).

2. Пластина — любое тело, у которого толщина значительно меньше других размеров (рис. 18.4).

 

3. Массив — тело, у которого три размера одного порядка.

Контрольные вопросы и задания

 

1. Что называется прочностью, жесткостью, устойчивостью?

2. По какому принципу классифицируют нагрузки в сопротивлении материалов? К какому виду разрушений приводят повторно- переменные нагрузки?

3. Какие нагрузки принято считать сосредоточенными?

4. Какое тело называют брусом? Нарисуйте любой брус и укажите ось бруса и его поперечное сечение. Какие тела называют пластинами?

5. Что называется деформацией? Какие деформации называют упругими?

6. При каких деформациях выполняется закон Гука? Сформулируйте закон Гука.

7. Что такое принцип начальных размеров?

8. В чем заключается допущение о сплошном строении материалов? Поясните допущение об однородности и изотропности материалов.

ЛЕКЦИЯ 19