Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЛЕКЦИИ ПО СМ.doc
Скачиваний:
13
Добавлен:
16.09.2019
Размер:
1.26 Mб
Скачать

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

Е. П. Степанова, А.С. Габриель

Сопротивление материалов

Конспект лекций

Омск, 2005

УДК 620.1 (075)

ББК 30.121

С 79

Рецензенты:

Белянкин М. И., канд. техн. наук, профессор СибАДИ;

Иванов С. Г., канд. техн. наук, доцент ОГИС

Степанова Е. П., Габриель А.С.

С 79 Сопротивление материалов: Конспект лекций.

Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. с.

Приведены основные вопросы курса «Сопротивление материалов» - расчёт геометрических характеристик сечений, вопросы теории напряжённого и деформированного состояния; математические модели основных видов нагружения прямых стержней.

Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения.

УДК 620.1 (075)

ББК 30.121

Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета.

© Авторы, 2005

© Омский государственный

технический университет

Основные понятия и определения

Курс «Сопротивление материалов» является частью общей науки механики. Теоретическая механика изучает материальную точку и абсолютно твердое тело. Теория упругости изучает твердые тела, гидравлика – жидкости, аэрогазодинамика – газообразные вещества.

Объект изучения всех этих разделов – сплошная среда (равномерно распределенная по всему объему), следовательно, применение математического анализа и как следствие хорошее знание математики необходимо. В курсе «Сопротивление материалов» изучают твердые деформируемые тела, т.е. меняющие размеры и форму под действием нагрузок.

Сопротивление материалов – наука о прочности, жесткости, устойчивости и надежности инженерных конструкций.

Целью курса является разработка инженерных методов расчета конструкций и их деталей, а также методов изучения свойств материалов.

Прочность – свойство деталей и конструкций выдерживать рабочие нагрузки без разрушения или пластических деформаций.

Жесткость – свойство конструкций или деталей выдерживать рабочие нагрузки без значительных деформаций, нарушающих их нормальную работу.

Кроме прочности и жесткости конструкции и детали должны удовлетворять следующим требованиям:

  1. Вибростойкость – способность работать, не вступая в резонанс с возмущающими воздействиями.

  2. Вибропрочность – свойство деталей работать, не разрушаясь в условиях вибрации.

  3. Устойчивость – свойство возвращаться в исходное состояние после устранения возмущающих воздействий.

  4. Технологичность – свойство детали, которое позволяет изготавливать её экономичными высокопроизводительными методами.

  5. Современный дизайн.

Некоторые положения теоретической механики остаются справедливыми и для деформированного тела:

1) 6 уравнений равновесия (рис.1);

X = 0, Lx = 0,

Y = 0, Ly = 0,

Z = 0, Lz = 0.

Рис. 1

2) в теоретической механике не рассматриваются процессы внутри тела;

Пример.

Рис. 2

3) в теоретической механике силы можно переносить вдоль линии действия (рис.2), с точки зрения механики деформированного тела сжатие и растяжение – совершенно разные вещи;

Пример.

Рис. 3

4) с точки зрения теоретической механики все силы можно заменять одной равнодействующей (рис. 3), а в механике деформированного тела этого делать нельзя, т. к. при этом будут различные деформации.

При рассмотрении данного курса будем различать следующие виды внешних нагрузок: поверхностные силы, массовые или объемные силы.

Поверхностные – это те силы, которые приложены к поверхности тела. Источник этих сил – силы взаимодействия с другими телами. Эти силы характеризуются вектором напряженности (интенсивности) поверхностных сил.

q = [Н/м2] = Па,

1 Па = 0,109 кг/м2 – очень малая величина,

поэтому обычно пользуются [МПа].

Рис. 4

В качестве системы координат выбираем правую декартову систему, т.е. если смотреть с конца одной из стрелок, то поворот по алфавиту между двумя другими осями происходит против часовой стрелки. Вектор интенсивности можно разложить по координатным осям: q (qx, qy, qz).

Если нагрузка распределена вдоль узкой полосы (рис. 5), то интенсивность такой поверхностной нагрузки будет измеряться в [Н/м].

Рис.5

Если нагрузка распределена на небольшой площадке (рис. 6), то интенсивность такой поверхностной нагрузки будет измеряться в [Н] и в этом случае силу можно считать сосредоточенной.

Рис. 6

Массовые силы приложены к каждой частице тела и возникают в результате взаимодействия с полем.

Пример.

Гравитационное поле: |R| = [Н/м3] R (X,Y,Z).

Нагрузки также бывают статическими и динамическими. Статические – нагрузки, медленно изменяющиеся во времени. Динамические – нагрузки, быстро меняющие свою величину во времени.