- •1.Основные задачи сопротивления материалов.
- •2.Допущения принятые в сопротивлении материалов.
- •3.Геометрическая схематизация элементов строительных конструкций.
- •4.Классификация сил, действующих на элемент конструкции.
- •5.Внутренние силы.
- •Простейшие случаи сопротивления
- •6.Деформация и перемещения.
- •7.Расчетная схема.
- •8.Продольная сила и её определение. Построение эпюры продольной силы.
- •9.Напряжения при растяжении-сжатии (нормально напряжение). Построение эпюры нормальных напряжений.
- •10.Закон Гука при растяжении-сжатии. Модуль упругости (модуль Юнга).
- •Определение абсолютной деформации участка бруса
- •11.Коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона
- •12.Определение перемещений при растяжении-сжатии. Закон Гука для участка бруса. Определение перемещений сечений бруса
- •13.Определение механических характеристик материалов. Испытание на растяжение. Испытание на сжатие.
- •14.Методы расчёта элементов конструкций на прочность и жесткость.
- •15.Статические неопределимые задачи при растяжении-сжатии и методы их решения.
- •16.Особенности стержневых статически неопределимых конструкций.
- •17.Сдвиг. Поперечная сила.
- •18.Напряжение при сдвиге (касательное напряжение). Закон парности касательных напряжений.
- •19.Закон Гука при сдвиге. Модуль упругости при сдвиге. Связь модуля при сдвиге с модулем при растяжении.
- •20.Практические расчёты на сдвиг. Расчет сварных соединений. Расчёт болтовых и заклёпочных соединений.
- •21.Геометрические характеристики плоских сечений. Общие сведения. Статический момент сечения. Определение центра тяжести сечения.
- •22.Моменты инерции площади сечения.
- •23.Зависимость между моментами инерции относительно параллельных осей. Вычисление моментов инерции сложных сечений.
- •24.Зависимость между моментами инерции при повороте осей. Главные оси и главные моменты инерции.
- •Главные оси инерции и главные моменты инерции
- •25.Вычисление главных центральных осевых моментов инерции простых сечений.
- •26.Вычисление главных центральных осевых моментов инерции сложных сечений.
- •28.Напряжения при кручении (вывод формулы).
- •29.Определение перемещений при кручении.
- •30.Практические расчёты на кручение.
- •31.Изгиб. Внутренние усилия при изгибе. Разновидности изгиба. Виды балок.
- •32.Определение внутренних усилий при изгибе. Дифференциальные зависимости при изгибе. Правила построения эпюр.
- •34.Касательные напряжения при изгибе (вывод формулы).
- •35.Расчёт на прочность при изгибе.
- •36.Расчёт балок на жёсткость. Методы определения перемещений при изгибе (перечислить методы).
- •37.Определение перемещений при помощи дифференциального уравнения изогнутой оси балки..
- •38.Определение перемещений при изгибе при помощи универсального уравнения изогнутой оси бруса (метода начальных параметров).
- •39.Определение перемещений при изгибе при помощи интеграла Мора. Правило Верещагина.
- •Потенциальная энергия системы с учетом силы ф
- •Площадь иногда приходится разбивать на более простые части, тогда вместо (20) получим
- •40.Напряжённое состояние в точке элемента конструкции. Виды напряжённого состояния.
- •41.Линейное напряжённое состояние. Плоское напряжённое состояние.
- •Внецентренное растяжение (сжатие) прямого бруса.
- •Ядро сечения
- •43Изгиб с кручением.
- •44.Изгиб, кручение и сжатие.
Простейшие случаи сопротивления
Вид напряженного состояния |
Nz |
Qx |
Qy |
Mz |
Mx |
My |
Растяжение/сжатие |
+ |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Кручение |
0 |
0 |
0 |
+ |
0 |
0 |
Чистый изгиб относительно оси х |
0 |
0 |
0 |
0 |
+ |
0 |
Чистый изгиб относительно оси у |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
+ |
Поперечный изгиб относительно оси х |
0 |
0 |
+ |
0 |
+ |
0 |
Поперечный изгиб относительно оси у |
0 |
+ |
0 |
0 |
0 |
+ |
Примечание: + означает наличие усилия, 0 его отсутствие
6.Деформация и перемещения.
7.Расчетная схема.
8.Продольная сила и её определение. Построение эпюры продольной силы.
Под растяжением или сжатием понимается такой вид нагружения, при котором в поперечных сечениях бруса возникают только нормальные силы (N), а все прочие внутренние силовые факторы равны нулю. Растягивающие нормальные силы (т.е. силы, направленные от поперечного сечения рис. 7.а) принято считать положительными, а сжимающие силы (т.е. силы направленные к поперечному сечению рис.7,б) – отрицательными. Этим правилом пользуемся при построении эпюр продольных сил.
Рис.7
Пример 1. Для бруса, находящегося в равновесии и нагруженного так, как показано на рис.8 а построить эпюру нормальных сил N. Разбиваем брус на участки, начиная от свободного конца. Границами участков являются сечения, в которых приложены внешние силы.
I участок – СД, II участок – ВС, III участок – ВА.
Применяя метод сечений, оставляем правую и отбрасываем левую часть бруса: это позволяет не определять опорной реакции. Проводя произвольное сечение I-I на участке I и составляя для части бруса (рис. 8,б) уравнение равновесия Z=0, получим F-N=0, N=F
Очевидно, что все сечения на участке I равноценны. Таким образом, на участке I брус растянут силой F. Построим эпюру нормальных сил (рис.8,д). От нулевой линии, параллельной оси бруса, отложим вверх в масштабе на участке I ординаты, равные F и эпюру пометим знаком (+).
Проделаем подобные операции для участка II. Рассечём брус сечением 2-2 и рассмотрим правую отсечённую часть (рис.8,в)
Z=0 F+2F-N2=0 N2=3F
На эпюре нормальных сил на участке II отложим ординаты, равные 3F в том же масштабе, что и на участке I. Аналогично определяем нормальную силу на участке III. Проводим сечение 3-3 (рис. 8,в) и пишем уравнение равновесия Z=0
F+2F-4F+N3=0 N3=F
Усилие N3 направлено к сечению, т.е. сжимает участок III. Откладываем вниз от нулевой линии ординаты, равные F и ставим знак (-) на эпюре N (рис.8,д)
Таким образом, на рис.8,д построена эпюра нормальных сил для заданного бруса; Эпюры силовых факторов штрихуются линиями, перпендикулярными оси, т.к. они являются графиками, построенными в масштабе, т.е. каждая штриховая линия представляет собой продольную силу возникающую в соответствующем поперечном сечении.
9.Напряжения при растяжении-сжатии (нормально напряжение). Построение эпюры нормальных напряжений.
При растяжении (сжатии) бруса в его поперечных сечениях возникают только нормальные напряжения.
Гипотеза плоских сечений Я. Бернулли: сечения бруса, плоские и нормальные к его оси до деформации, остаются плоскими и нормальными к оси и при деформации.
При растяжении (сжатии) бруса нормальные напряжения распределены по его поперечному сечению равномерно.
- нормальное напряжение, возникающее в материале при растяжении (сжатии), А - площадь поперечного сечения, N - сила вызывающая деформацию.
Для нормальных напряжений принимают то же правило знаков, что и для продольных сил, т.е. при растяжении считают напряжения положительными.
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Для бруса со ступенчато-переменным поперечным сечением построить эпюру нормальных напряжений:Решение:
Разбиваем брус на участки, начиная от свободного конца. Границами участков являются места приложения внешних сил и изменения размеров поперечного сечения, т.е. брус имеет пять участков.
При построении эпюры N достаточно было разбить брус только на три участка в местах приложения сил.
Нормальные напряжения вычисляем по формуле: σ = N/А
Аналогично:
В пределах каждого из участков напряжения постоянны, т.е. эпюра на данном участке — прямая, параллельная оси Х. Для расчётов на прочность интерес представляют в первую очередь те сечения, в которых возникают наибольшие напряжения. Интересно также отметить, что максимальные напряжения, возникающие в исследуемом образце, не всегда совпадают с максимальными продольными силами.