Тема 2.2.Растяжение и сжатие.
Продольная сила. Гипотеза плоских сечений (гипотеза Бернулли).Нормальное напряжение в поперечных сечениях бруса. Построение эпюр продольных сил и нормальных напряжений.
Продольная и поперечная деформация при растяжении (сжатии). Закон Гука. Модуль продольной упругости. Определение перемещений поперечных сечений. Жесткость сечения бруса при растяжении и сжатии.
Механические испытания материалов, механические характеристики. Расчетное сопротивление материалов.
Допускаемое напряжение и коэффициент запаса прочности по пределу текучести и пределу прочности. Основные факторы, влияющие на его выбор. Расчеты на прочность: проверка напряжений, подбор сечения брусьев, определение допускаемой нагрузки.
Метод расчета по предельным состояниям. Предельные состояния и надёжность конструкции. Коэффициенты: надежности по нагрузке, по материалу, по назначению и условий работы. Простейшие расчеты на прочность по предельным состояниям и сравнение полученных результатов с расчетом по допускаемым напряжениям.
Методические указания по изучению темы
Изучить характеристики продольной и поперечной деформации при растяжении и сжатии (определение перемещений, закон Гука), сущность напряжения (полное, нормальное, касательное). Научиться строить эпюры N и при растяжении и сжатии. Изучить механические испытания материалов (пределы пропорциональности, упругости, текучести, прочности), метод допускаемых напряжений (коэффициент запаса прочности), расчеты на прочность и метод расчета по предельным состояниям. Изучить статически неопределимые системы (расчет, температурные и монтажные напряжения).
Вопросы для самоконтроля
1.Какой вид нагружения бруса называется растяжением и сжатием? 2.Что такое продольная и поперечная деформация бруса при растяжении (сжатии) и какова зависимость между ними? 3.Что называется продольной силой в сечении бруса? 4.Что такое эпюры продольных сил и нормальных напряжений? Как они строятся? 5.Как записывается и как формулируется закон Гука при растяжении (сжатии)? 6.Что такое модуль продольной упругости материала? Как он определяется? В каких единицах выражается? 7.Что называется жесткостью сечения бруса при растяжении (сжатии)? 8.Можно ли увеличить жесткость бруса данного поперечного сечения, применив марку стали с повышенными прочностными характеристиками? 9.Какой вид имеет диаграмма растяжения образца малоуглеродистой стали? 10.Что называется пределами: пропорциональности, упругости, текучести, прочности? Объясните физический смысл предела текучести. 11.Что такое условный предел текучести? Для каких материалов он определяется и почему? 12.В чем различие
между условной и истинной диаграммой растяжения материалов? 13.Какими показателями характеризуется степень пластичности материала? Как они определяются? 14.В чем сущность закона разгрузки и повторного нагружения? Что называется наклёпом? 15.Чем отличается диаграмма растяжения пластичной стали от диаграммы растяжения хрупкой стали? 16.По какой механической характеристике материала можно судить о его способности сопротивляться действию ударных нагрузок? 17.Что такое удельная потенциальная энергия деформации? 18.Что называется допускаемым напряжением материала? Каково его значение в вопросе прочности материала? Как оно выбирается для пластичных и хрупких материалов? 19.Почему допускаемое напряжение должно быть ниже предела пропорциональности данного материала? 20.Что называется коэффициентом запаса прочности? 21.Какие факторы влияют на выбор допускаемого напряжения и коэффициента запаса прочности? 22.Напишите расчетное уравнение прочности на растяжение и сжатие по допускаемому напряжению. Объясните его смысл.23.Напишите расчетное уравнение прочности на растяжение и сжатие по предельному состоянию. 24.Какие коэффициенты применяются при расчете по предельным состояниям и что они учитывают? 25.Что называется нормативным сопротивлением материала и что расчетным сопротивлением? 26.В чем сущность метода расчета по предельным состояниям? 27.Охарактеризуйте две группы предельных состояний, установленные СНиП.ll.-А.10-71. 28.Напишите расчетную формулу проверки несущей способности конструкции при растяжении и сжатии. 29.Что называется опасным сечением бруса? Напишите формулы, по которым: а)проверяется действительное напряжение в сечении бруса; б)подбирается площадь поперечного сечения; в)определяется допускаемая нагрузка при заданном сечении бруса. 30.Напишите расчетное уравнение прочности бруса при растяжении и сжатии с учетом его собственной силы тяжести. 31.Что называется брусом равного сопротивления? 32.Какие задачи на растяжение и сжатие называются статически неопределимыми? 33.В чем состоит сущность их решения? 34.Что называется концентрацией напряжений в сечении бруса? Какие меры принимают для уменьшения концентрации напряжений? Почему концентрация напряжений менее опасна для пластичных материалов, чем для хрупких? Почему концентрация напряжений не опасна для чугуна? 35.Что такое коэффициент концентрации напряжений? От чего он зависит? Л-5, с.134, с.150; Л-10,с.21.