Основные положения сопротивления материалов презентация

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 Галилео
Галилея (1564-1642 гг.)

Основные положения сопротивления материалов.
Дудко Ольга Николаевна
Лидский колледж УО ГрГУ им. Я. Купалы

Перечень вопросов:
1.Понятие о деформации.
2.Классификация конструкционных элементов по геометрическим признакам.
3.Основные допущения и гипотезы «Сопротивления материалов».
4.Метод сечений. Внутренние силовые факторы.
5.Виды деформации стержня.
6.Напряжения.

Цель урока:
Формирование представлений о сопротивлении материалов, о задачах и об основных допущениях сопротивления материалов, методе сечений
Обеспечение усвоения понятий прочности, жесткости и устойчивости, расчетной схемы.

1. ПОНЯТИЕ О ДЕФОРМАЦИИ.

Любая машина или постройка – это более или менее сложная материальная конструкция, которая сохраняя формы и размеры отдельных элементов, должна выдерживать определенные, иногда очень значительные нагрузки.
В теоретической механике все тела считались абсолютно твердыми – неизменяемыми. На самом деле под действием внешних сил все твердые материальные тела деформируются, т.е. их форма и размеры изменяются.

Деформации могут быть:
упругими
остаточными
Под действием внешних сил изменяются расстояния между атомами и молекулами тела, т.е. тело деформируется.
В противовес внешним силам возникают внутренние силы (силы упругости), которые стараются вернуть тело в первоначальное состояние.
Эти силы после снятия нагрузки возвращают телу первоначальную форму и размеры.

В зависимости от сил упругости тела бывают:
-абсолютно упругие – после снятия нагрузки полностью восстанавливают свою форму;
-упругие – тела с остаточными деформациями;
-пластичные – после снятия нагрузки не восстанавливают свою форму.

Возникающие остаточные деформации могут привести к нарушению нормальной работы конструкции, поэтому они недопустимы.
К конструкциям предъявляются требования прочности, жесткости и устойчивости.

Прочность – это свойство материала противодействовать действию разрушающих нагрузок.
Жесткость – это свойство материала после снятия нагрузки восстанавливать свою первоначальную форму и размеры.
Устойчивость – свойство материала сопротивляться усилиям, стремящимся вывести его из исходного состояния равновесия.

Виды расчетов.
Расчет на прочность - обеспечивает неразрушение конструкции.
Расчет на жесткость - обеспечивает деформации конструкции под нагрузкой в пределах допустимых норм.
Расчет на устойчивость - обеспечивает сохранение необходимой формы равновесия и предотвращает внезапное искривление длинных стержней.
Расчет на выносливость - обеспечивает необходимую долговечность элементов конструкций.

2. Классификация конструкционных элементов по геометрическим признакам.

РЕАЛЬНАЯ
КОНСТРУКЦИЯ
РАСЧЕТНАЯ
СХЕМА
освобождение от
несущественных
особенностей
Реальный объект, освобожденный от несущественных особенностей, носит название расчетной схемы.

В сопротивлении материалов все многообразие форм элементов конструкций сведено к трем геометрическим схемам:
1. Брус – тело, одно из измерений которого (длина) значительно превышает два других

2. Оболочка (пластина) – тело, одно из измерений которых (толщина) во много раз меньше двух других размеров. Примером оболочек могут служить стенки баков, цистерн, корпуса ракет и т. п.

3. Массив – тело, все три размера которого имеют один порядок

а б в г д е
а, б, в – брус; г – оболочка; д – пластина; е – массив
Основные виды элементов конструкций:

Именно стержни являются центральным элементом
изучения сопротивления материалов.

КЛАССИФИКАЦИЯ НАГРУЗОК
Нагрузка – это система внешних сил, состоящая из активных сил и реакций связей

Классификация нагрузок.

3. Основные допущения и гипотезы «Сопротивления материалов».

ОСНОВНЫЕ ДОПУЩЕНИЯ сопротивления материалов
О СВОЙСТВАХ МАТЕРИАЛОВ:
О ХАРАКТЕРЕ ДЕФОРМАЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ:
1. Материал однороден
2. Материал представляет собой сплошную среду и непрерывно заполняет весь предоставленный ему объем.
4. Материал в определенных пределах нагружения тела обладает идеальной упругостью
3. Материал изотропен.
1. Перемещения, возникающие в упругих телах под воздействием внешних сил, очень малы по сравнению с величиной сил, действующих на это тело. Поэтому ими пренебрегают.
2. Перемещения точек упругого тела прямо пропорциональны силам, вызывающим эти перемещения.
3. Принцип независимости действия сил – результат действия нескольких сил не зависит от последовательности нагружения ими данной конструкции и равен сумме результатов действия каждой силы в отдельности.

Допущения о свойствах материалов.
1. Материал однороден,
т.е. его свойства не зависят от размеров выделенного из тела объекта.

Допущения о свойствах материалов.
3. Материал изотропен,
т.е. физико-механические свойства одинаковы по всем направлениям.

Допущения о свойствах материалов.
4. Материал обладает идеальной упругостью,
т.е. после снятия нагрузки полностью свою форму и размеры.

4. Метод сечений. Внутренние силовые факторы.

Способность тела сопротивляться изменению первоначальной формы определяется силами сцепления между атомами, которые называются внутренними силовыми факторами.
Внутренние силы возрастают вместе с увеличением внешних сил, но до определенного предела, после чего сцепление между атомами исчезает и тело разрушается.
Чтобы правильно рассчитать конструкцию на прочность и жесткость, необходимо уметь определять внутренние силовые факторы по внешним нагрузкам. Для этого в сопротивлении материалов применяется метод сечений.

Внутренние силовые факторы. Метод сечений
Nz – продольная сила;
Qx ; Qy – поперечные силы;
Mx ; My – изгибающие моменты;
Mz – крутящий момент.
Эти силы и моменты называются внутренними силовыми факторами.

1. В той точке, где необходимо найти внутренние силовые факторы мысленно проводим поперечное сечение и рассекаем брус на 2 части, одну из которых отбрасываем.
2. Для сохранения равновесия оставшейся части бруса заменяем действие отброшенной части системой сил. Эти силы будут являться внутренними для всего бруса в целом, но внешними для оставшейся части.
3. В результате приведения этой системы сил к центру тяжести сечения получим главный вектор и главный момент системы.
4. Для рассмотрения равновесия первой части под действием известных и неизвестных сил составляем уравнения равновесия, решая которые находим эти неизвестные силы.
5. Разложив главный вектор и главный момент по трем координатным осям, получим три силы и три момента, которые называются внутренними силовыми факторами

Метод сечений
A
B
x
y
z

Внутренние силовые факторы (ВСФ):
1.Nz- продольная сила.
2.Mz- крутящий момент.
3. Qx, Qy- поперечные силы.
4.Mx, My – изгибающие моменты.

5. Виды деформации стержня.

СРЕЗ

ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ СТЕРЖНЯ

1.РАСТЯЖЕНИЕ- СЖАТИЕ.
В этом случае стержень либо увеличивает либо уменьшает свою первоначальную длину.
Z
Y
X
Nz
Nz – продольная сила – внутренний силовой фактор при центральном
растяжении /(сжатии).

2.КРУЧЕНИЕ.
Кручение – вид деформации, при котором в поперечных сечениях бруса возникает только один силовой фактор – крутящий момент – Мz .
y
x
z
Mz

3.ИЗГИБ.
Стержень искривляется, а поперечные сечения поворачиваются вокруг оси, перпендикулярной продольной оси стержня.
Qy
Qx
Mx
My
y
z
x
М – изгибающие моменты
Q – поперечные силы

4. СРЕЗ И СМЯТИЕ.
Стержень срезается по поперечной площади и сминается по боковым поверхностям..

6.Напряжения.

Напряжение – числовая мера интенсивности внутренних сил (внутренняя сила, приходящаяся на единицу площади в данной точке данного сечения)
Напряжение, Па:
p – полное,
σ – нормальное,
τ – касательное. -
p
τ
σ
n
ΔA
A
ΔF
Ось бруса
В системе единиц (СИ) напряжение измеряют паскалем Па (Па = Н/м2). Отметим, что
1 МН/м2 = 1 МПа = 1 Н/мм2.

Ответьте на вопросы:

[1], стр. 55-65,
рабочая тетрадь стр. 51-55 задания темы 2.
просмотреть видео по данной теме