Сопротивление материалов. Основные требования к деталям и конструкциям и виды расчетов презентация

Содержание

Слайд 2

Основные требования к деталям и конструкциям и виды расчетов

Основные требования к деталям и конструкциям и виды расчетов

Слайд 3

Основные требования к деталям и конструкциям и виды расчетов

Основные требования к деталям и конструкциям и виды расчетов

Слайд 4

Основные гипотезы и допущения


Основные гипотезы и допущения

Слайд 5

Допущения о характере деформаций

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

Допущения о характере деформаций Все материалы под нагрузкой деформируются, т.е. меняют размеры и
и форму.
Характер деформации можно проследить при испытании материалов на растяжение. Цилиндрический образец закрепляют в захватах разрывной машины, растягивают и доводят до разрушения. Записывают зависимость между приложенным усилием и деформацией. Получают диаграмму растяжения.

Слайд 6

Допущения о характере деформаций

Диаграмма растяжения углеродистой стали:

Допущения о характере деформаций Диаграмма растяжения углеродистой стали:

Слайд 7

Допущения о характере деформаций

Допущения о характере деформаций

Слайд 8

Допущения о характере деформаций

Деформации после т.2 называются пластическими (полностью не исчезают),

Допущения о характере деформаций Деформации после т.2 называются пластическими (полностью не исчезают), а
а сохранившиеся деформации – остаточными.
На участке 01 выполняется
закон Гука: В пределах
упругости деформации
прямо пропорциональны нагрузке. Считают, что все материалы подчиняются з-ну Гука.
Считают, что размеры под нагрузкой не изменяются. Расчет ведут, используя принцип начальных размеров. При работе конструкции деформации должны оставаться упругими.

Слайд 9

Классификация нагрузок

1. Статические нагрузки не меняются со временем или меняются очень

Классификация нагрузок 1. Статические нагрузки не меняются со временем или меняются очень медленно.
медленно. Проводится расчет на прочность.
2. Повторно-переменные нагрузки многократно меняют значение или значение и знак. Действие их вызывает усталость металла.

Слайд 10

Классификация нагрузок

3. Динамические нагрузки меняют значение в короткий промежуток времени, вызывают

Классификация нагрузок 3. Динамические нагрузки меняют значение в короткий промежуток времени, вызывают большие
большие ускорения и силы инерции и могут привести к внезапному разрушению конструкции.

Слайд 11

Классификация нагрузок

По способу приложения нагрузки могут быть сосредоточенными или распределенными по

Классификация нагрузок По способу приложения нагрузки могут быть сосредоточенными или распределенными по поверхности.
поверхности.

Слайд 12

Формы элементов конструкций

Формы элементов конструкций можно свести к трем видам:

Формы элементов конструкций Формы элементов конструкций можно свести к трем видам:

Слайд 13

Формы элементов конструкций


Формы элементов конструкций

Слайд 14

Внешние и внутренние силы

Внешние и внутренние силы

Слайд 15

Метод сечений

Метод сечений заключается в мысленном рассечении тела плоскостью и рассмотрении

Метод сечений Метод сечений заключается в мысленном рассечении тела плоскостью и рассмотрении равновесия
равновесия любой из отсеченных частей.
Внутренние силы определяются из уравнений равновесия, составленных для рассматриваемой части тела.

Слайд 16

Метод сечений


Метод сечений

Слайд 17

Метод сечений

Метод сечений

Слайд 18

Метод сечений


Метод сечений

Слайд 19

Метод сечений

Метод сечений

Слайд 20

Метод сечений

Метод сечений

Слайд 21

Метод сечений


Метод сечений

Слайд 22

Напряжения

Напряжения

Слайд 23

Напряжения

Напряжения

Слайд 24

Напряжения

Напряжения

Слайд 25

Напряжения


Напряжения

Слайд 26

Растяжение и сжатие

Растяжение и сжатие

Слайд 27

Растяжение и сжатие

Построение эпюры продольных сил. Пример:

Растяжение и сжатие Построение эпюры продольных сил. Пример:

Слайд 28

Растяжение и сжатие

Растяжение и сжатие

Слайд 29

Растяжение и сжатие
Гипотеза плоских сечений. Поперечное сечение бруса, плоское и перпендикулярное

Растяжение и сжатие Гипотеза плоских сечений. Поперечное сечение бруса, плоское и перпендикулярное продольной
продольной оси, после деформации остается плоским и перпендикулярным продольной оси.
Принцип смягчения граничных условий. В точках тела, удаленных от мест приложения нагрузки, модуль внутренних сил мало зависит от способа закрепления. Поэтому при решении задач не уточняют способ закрепления.

Слайд 30

Растяжение и сжатие

Напряжения при растяжении и сжатии

Из гипотезы плоских сечений: напряжения

Растяжение и сжатие Напряжения при растяжении и сжатии Из гипотезы плоских сечений: напряжения
при растяжении и сжатии в пределах каждого сечения не меняются. Поэтому напряжения можно рассчитать по формуле:

Слайд 31

Растяжение и сжатие

Величина напряжения прямо пропорциональна продольной силе и обратно пропорциональна

Растяжение и сжатие Величина напряжения прямо пропорциональна продольной силе и обратно пропорциональна площади
площади поперечного сечения.
При расчетах определяются напряжения по сечениям и строятся эпюры нормальных напряжений.
Пример: брус нагружен внешними силами вдоль оси.

Слайд 32

Растяжение и сжатие


Растяжение и сжатие

Слайд 33

Растяжение и сжатие

Продольные и поперечные деформации. Закон Гука
Рассмотрим деформацию бруса под

Растяжение и сжатие Продольные и поперечные деформации. Закон Гука Рассмотрим деформацию бруса под
действием продольной силы F.

- абсолютное удлинение
- абсолютное сужение
Принято рассчитывать деформации в относительных единицах:

Слайд 34

Растяжение и сжатие

Закон Гука

Растяжение и сжатие Закон Гука

Слайд 35

Растяжение и сжатие
Зависимость между нагрузкой, размерами бруса и деформацией:
Определение деформации бруса

Растяжение и сжатие Зависимость между нагрузкой, размерами бруса и деформацией: Определение деформации бруса
под нагрузкой и сравнение ее с допускаемой называют расчетом на жесткость.

Слайд 36

Растяжение и сжатие

Механические испытания. Статические испытания на растяжение и сжатие
Схема испытаний:

Образец

Растяжение и сжатие Механические испытания. Статические испытания на растяжение и сжатие Схема испытаний:
закрепляется в зажимах разрывной машины и растягивается до разрыва. Машина снабжена прибором для автоматической записи диаграммы растяжения - зависимости между нагрузкой и абсолютным удлинением.

Слайд 37

Растяжение и сжатие
2) т.2 соот-ет пределу упругости материала: материал теряет упругие

Растяжение и сжатие 2) т.2 соот-ет пределу упругости материала: материал теряет упругие свойства
свойства – способность вернуться к исходным размерам;
3) участок 2-3 – образец деформируется без роста нагрузки; текучесть – удлинение при постоянной нагрузке;
4) т.4 соот-ет максимальной нагрузке, в этот момент образуется «шейка». Напряжение в этой точке – временным сопротивлением разрыву, или условным пределом прочности. Зона 3-4 – зона упрочнения.

1) т.1 соответствует пределу пропорциональности – удлинение растет пропорционально нагрузке; подтверждается закон Гука;

Слайд 38

Растяжение и сжатие

Механические характеристики
Характеристики имеют условный характер, т.к. при построения диаграммы

Растяжение и сжатие Механические характеристики Характеристики имеют условный характер, т.к. при построения диаграммы
усилия делят на величину начальной площади поперечного сечения. Приведенная диаграмма растяжения не зависит от абсолютных размеров образца.

Слайд 39

Растяжение и сжатие

Растяжение и сжатие

Слайд 40

Растяжение и сжатие

Растяжение и сжатие

Слайд 41

Растяжение и сжатие

Виды диаграмм растяжения

Растяжение и сжатие Виды диаграмм растяжения

Слайд 42

Растяжение и сжатие
Б) и в) – материалы не имеют площадки текучести.

Растяжение и сжатие Б) и в) – материалы не имеют площадки текучести.

Слайд 43

Растяжение и сжатие

Предельные и допустимые напряжения
Предельным напряжением считают напряжение, при котором

Растяжение и сжатие Предельные и допустимые напряжения Предельным напряжением считают напряжение, при котором
в материале возникает опасное состояние (разрушение или опасная деформация).
Для пластичных материалов предельным напряжением считают предел текучести:
Для хрупких материалов – предел прочности:
Для пластично-хрупких материалов предельным считают напряжение, соответствующее максимальной деформации 0,2%:

Слайд 44

Растяжение и сжатие

Допускаемое напряжение – максимальное напряжение, при котором материал должен

Растяжение и сжатие Допускаемое напряжение – максимальное напряжение, при котором материал должен надежно
надежно работать.
зависит от качества материала, условий работы детали, ее назначения, точности обработки и расчета и т.д.
1. При сжатии пластичные материалы работают так же как при растяжении.
2. Хрупкие материалы обладают большей прочностью при сжатии, поэтому и отличаются.

Слайд 45

Растяжение и сжатие

Расчеты на прочность при растяжении и сжатии
Расчеты на прочность

Растяжение и сжатие Расчеты на прочность при растяжении и сжатии Расчеты на прочность
производятся по условиям прочности:

Слайд 46

Растяжение и сжатие

Три вида расчета на прочность:

Растяжение и сжатие Три вида расчета на прочность:

Слайд 47

Растяжение и сжатие


Растяжение и сжатие

Слайд 48

Геометрические характеристики плоских сечений
1. Статический момент площади сечения

Геометрические характеристики плоских сечений 1. Статический момент площади сечения

Слайд 49

Геометрические характеристики плоских сечений

Геометрические характеристики плоских сечений

Слайд 50

Геометрические характеристики плоских сечений

2. Осевые моменты инерции

Геометрические характеристики плоских сечений 2. Осевые моменты инерции

Слайд 51

Геометрические характеристики плоских сечений

3. Полярный момент инерции сечения

Геометрические характеристики плоских сечений 3. Полярный момент инерции сечения

Слайд 52

Геометрические характеристики плоских сечений

Моменты инерции простейших сечений
1. Прямоугольник

Геометрические характеристики плоских сечений Моменты инерции простейших сечений 1. Прямоугольник

Слайд 53

Геометрические характеристики плоских сечений

2. Полярный момент инерции круга:
;
кольца:

Геометрические характеристики плоских сечений 2. Полярный момент инерции круга: ; кольца:

Слайд 54

Геометрические характеристики плоских сечений

3. Осевые моменты инерции круга и кольца

Геометрические характеристики плоских сечений 3. Осевые моменты инерции круга и кольца

Слайд 55

Геометрические характеристики плоских сечений

Геометрические характеристики плоских сечений

Слайд 56

Кручение.

Деформации при кручении

Кручение. Деформации при кручении

Слайд 57

Кручение

Кручение

Слайд 58

Кручение

Гипотезы при кручении:
Гипотеза плоских сечений: поперечное сечение бруса, плоское и перпендикулярное

Кручение Гипотезы при кручении: Гипотеза плоских сечений: поперечное сечение бруса, плоское и перпендикулярное
продольной оси до и после деформации.
Радиус, проведенный из центра поперечного сечения бруса, после деф-ции остается прямой линией.
Расстояние между поперечными сечениями после деформации не меняется. Ось бруса не искривляется, диаметры поперечных сечений не меняются.

Слайд 59

Кручение
Рассечем брус плоскостью 1, рассмотрим равновесие отсеченной части и сечение со

Кручение Рассечем брус плоскостью 1, рассмотрим равновесие отсеченной части и сечение со стороны отброшенной части.
стороны отброшенной части.

Слайд 60

Кручение

Кручение

Слайд 61

Кручение
Крутящий момент в сечении равен сумме моментов внешних сил, действующих на

Кручение Крутящий момент в сечении равен сумме моментов внешних сил, действующих на отсеченную часть:
отсеченную часть:

Слайд 62

Кручение


Кручение

Слайд 63

Кручение

Пример

Кручение Пример

Слайд 64

Кручение

Напряжения при кручении

Кручение Напряжения при кручении

Слайд 65

Кручение


Кручение

Слайд 66

Кручение

Напряжение в любой точке поперечного сечения
Формула для определения
напряжений в

Кручение Напряжение в любой точке поперечного сечения Формула для определения напряжений в точке
точке поперечного
сечения:
ρ – расстояние от точки до центра круга.
Интеграл - полярный момент инерции сечения, геом. харак-ка сечения при кручении, характеризует сопротивление сечению скручиванию. Анализ ф–лы показывает: слои, расположенные дальше от центра, испытывают большие напряжения.

Слайд 67

Кручение


Кручение

Слайд 68

Кручение

Максимальные напряжения при кручении
- возникают на поверхности. Учитываем:
Для круглого сечения:
-

Кручение Максимальные напряжения при кручении - возникают на поверхности. Учитываем: Для круглого сечения:
момент сопротивления при кручении,
или полярный момент сопротивления.

Слайд 69

Кручение
Условие прочности при кручении:

Кручение Условие прочности при кручении:

Слайд 70

Кручение

Кручение

Слайд 71

Кручение

Расчет на жесткость

Кручение Расчет на жесткость

Слайд 72

Кручение

Кручение

Слайд 73

Кручение

Кручение

Слайд 74

Изгиб

Изгибом называется такой вид нагружения, при котором в поперечном сечении бруса

Изгиб Изгибом называется такой вид нагружения, при котором в поперечном сечении бруса возникает
возникает внутренний силовой фактор – изгибающий момент.

Слайд 75

Изгиб

Изгиб

Слайд 76

Изгиб

Внутренние силовые факторы при изгибе
Пример: Балка под действием пары сил с

Изгиб Внутренние силовые факторы при изгибе Пример: Балка под действием пары сил с
моментом и силы . Воспользуемся методом сечений. Рассмотрим равновесие участка 1.
N=0.
Суммируем элементарные моменты сил упругости в сечении 1-1 отн-но оси Ox:
-
называется изгибающим
моментом

Слайд 77

Изгиб
Линия пересечения нейтрального слоя с плоскостью поперечного сечения бруса называется нейтральной

Изгиб Линия пересечения нейтрального слоя с плоскостью поперечного сечения бруса называется нейтральной осью.
осью.
Нейтральный слой проходит через центр тяжести сечения.
Из уравнения равновесия:

Слайд 78

Изгиб

Т.обр., в сечении 1-1 продольная сила равна нулю, изгиб. момент постоянен.
Изгиб,

Изгиб Т.обр., в сечении 1-1 продольная сила равна нулю, изгиб. момент постоянен. Изгиб,
при котором в поперечном сечении бруса возникает только изгибающий момент, называется чистым изгибом.

Рассмотрим равновесие участка от свободного конца до сеч.2.
Уравнение равновесия:
В сечении бруса 2-2 действует поперечная сила, вызывающая сдвиг.

Слайд 79

Изгиб

Изгиб

Слайд 80

Изгиб


Изгиб

Слайд 81

Изгиб

Выводы:

Изгиб Выводы:

Слайд 82

Изгиб

Пример

Изгиб Пример

Слайд 83

Изгиб

Изгиб

Слайд 84

Изгиб

Изгиб

Слайд 85

Изгиб

Дифференциальные зависимости при прямом поперечном изгибе

Изгиб Дифференциальные зависимости при прямом поперечном изгибе

Слайд 86

Изгиб

Последовательность построения эпюр поперечных сил и изгибающих моментов
1. Под нагруженной балкой

Изгиб Последовательность построения эпюр поперечных сил и изгибающих моментов 1. Под нагруженной балкой
строим расчетно-графическую схему.
2. Из уравнений равновесия балки определяем реакции опор балки.
3. Используя метод сечений, определяем значения поперечных сил в характерных точках, т.е. точках, в которых приложены внешние нагрузки (необходимо учитывать правило знаков).
4. По полученным значениям поперечных сил строим эпюру
; в характерных точках на оси балки откладываем значения в масштабе.
5. Используя метод сечений, определяем величину в тех же характерных точках, строим эпюру изгибающих моментов.

Слайд 87

Изгиб

Правила построения эпюр

Изгиб Правила построения эпюр

Слайд 88

Изгиб

Изгиб

Слайд 89

Изгиб

Изгиб

Слайд 90

Изгиб

При проверке эпюр используют дифф-ные зависимости между интенсивностью распределенной нагрузки, поперечной

Изгиб При проверке эпюр используют дифф-ные зависимости между интенсивностью распределенной нагрузки, поперечной силой и изгибающим моментом:
силой и изгибающим
моментом:

Слайд 91

Изгиб

Изгиб

Слайд 92

Изгиб

Изгиб

Слайд 93

Изгиб

Условие прочности при изгибе
Эпюра распределения нормальных напряжений:
Условие прочности (проверочный расчет):
-

Изгиб Условие прочности при изгибе Эпюра распределения нормальных напряжений: Условие прочности (проверочный расчет):
момент сопротивления сечения при изгибе.
-

Максимальное напряжение возникает на поверхности. Рассчитать на прочность – это значит определить напряжение и сравнить его с допустимым.

Слайд 94

Изгиб

Изгиб

Слайд 95

Изгиб

Рациональные сечения при изгибе
1. Прямоугольник

Изгиб Рациональные сечения при изгибе 1. Прямоугольник

Слайд 96

Изгиб

Изгиб

Слайд 97

Изгиб

Касательные напряжения при изгибе
В поперечном сечении балки возникают изгибающий момент и

Изгиб Касательные напряжения при изгибе В поперечном сечении балки возникают изгибающий момент и
поперечная сила . Рассмотрим участок
Поперечная сила представляет собой равнодействующую касательных сил упругости, возникающих в поперечных сечениях.

Слайд 98

Изгиб

В силу парности касательных напряжений в продольных сечениях балок, параллельных нейтральному

Изгиб В силу парности касательных напряжений в продольных сечениях балок, параллельных нейтральному слою,
слою, возникают такие же по величине касательные напряжения. На поверхности =0.
Для прямоугольного сечения:

Слайд 99

Изгиб


Изгиб

Слайд 100

Изгиб

Расчет на жесткость
Под действием внешних сил ось бруса испытывает линейное перемещение

Изгиб Расчет на жесткость Под действием внешних сил ось бруса испытывает линейное перемещение
(прогибы) и угловое перемещение.
Угол поворота проверяется неравенством:

Максимальные прогибы обозначают .
Условие жесткости:

Слайд 101

Изгиб

Изгиб

Слайд 102

Сочетания основных деформаций

Напряженное состояние в точке

Сочетания основных деформаций Напряженное состояние в точке

Слайд 103

Сочетания основных деформаций

Положения теории напряженного состояния

Сочетания основных деформаций Положения теории напряженного состояния

Слайд 104

Сочетания основных деформаций

Сочетания основных деформаций

Слайд 105

Сочетания основных деформаций

Деформации сжатия, среза, кручения, смятия, изгиба относят к простым

Сочетания основных деформаций Деформации сжатия, среза, кручения, смятия, изгиба относят к простым деформациям.
деформациям.

Слайд 106

Сочетания основных деформаций
Универсального критерия для расчета таких конструкций нет. Разработано несколько

Сочетания основных деформаций Универсального критерия для расчета таких конструкций нет. Разработано несколько гипотез
гипотез предельных состояний. Расчеты по гипотезам прочности позволяют избегать дорогостоящих испытаний конструкций.

Слайд 107

Сочетания основных деформаций


Сочетания основных деформаций

Слайд 108

Сочетания основных деформаций

Сочетания основных деформаций

Слайд 109

Сочетания основных деформаций

Расчет круглого бруса на изгиб с кручением
В этом случае

Сочетания основных деформаций Расчет круглого бруса на изгиб с кручением В этом случае
учитываются нормальные и касательные напряжения, т.к. максимальные значения напряжений возникают на поверхности. Расчет следует по теории прочности, заменяя сложное напряженное состояние равноопасным простым.

Слайд 110

Сочетания основных деформаций

Сочетания основных деформаций

Слайд 111

Сочетания основных деформаций


Сочетания основных деформаций

Слайд 112

Сочетания основных деформаций

Сочетания основных деформаций

Слайд 113

Сочетания основных деформаций

Сочетания основных деформаций
Имя файла: Сопротивление-материалов.-Основные-требования-к-деталям-и-конструкциям-и-виды-расчетов.pptx
Количество просмотров: 103
Количество скачиваний: 0