Внешние и внутренние силы в сопромате
Основные понятия и допущения в сопромате.
Прочность - способность элементов сооружений или деталей машин выдерживать определенную нагрузку не разрушаясь.
Жесткость - способность элементов сооружений или деталей машин противостоять внешним нагрузкам в отношении деформаций.
Устойчивость - способность элементов сооружений или деталей машин сохранять первоначальную форму упругого равновесия при действии внешних нагрузок.
Учитывая большое разнообразие конструктивных форм элементов сооружений и деталей
машин в сопротивлении материалов рассматриваются четыре простых тела: брус, оболочка, пластина, массив.
Брус - тело, продольные размеры которого значительно превышают его поперечные размеры.
Оболочка - тело, ограниченное криволинейными поверхностями, расположенными на близком расстоянии друг от друга.
Пластинка - тело, ограниченное прямолинейными поверхностями расположенными на близком расстоянии друг от друга.
Массив - тело, у которого все три размера одного порядка.
Решение основных задач сопромата начинается с выбора расчетной схемы. Выбор заключается в устранении второстепенных факторов, в схематизации рассматриваемого объекта. Основным расчетным объектом сопротивления материалов является брус.
Осью бруса называют линию, проходящую через центры тяжести всех последовательно проведенных поперечных сечений.
Поперечное сечение получается при рассечении бруса плоскостью, перпендикулярной к его оси.
Изменение размеров и формы тела под действием силовых факторов называется деформацией.
Деформации связаны с перемещениями точек, линий и плоскостей. Перемещения по прямой называются линейными. Перемещения, вызванные поворотом линий и плоскостей, называются угловыми. Линейная деформация имеет размерность длины, а угловая - размерность угла. Измеренная величина линейной деформации на данном участке называется абсолютной деформацией, а отношение абсолютной деформации к длине участка - относительной деформацией.
Деформации, полностью исчезающие после снятия нагрузки, называют упругими. Частично остающиеся деформации - пластическими. Свойство материалов полностью восстанавливать первоначальную форму при снятии нагрузок в сопротивлении материалов называется упругостью, а свойство накапливать остаточные деформации - пластичностью.
Если внешние силы, действующие на брус, приводятся к силам по его оси, то это растяжение или сжатие. Брус, работающий на растяжение или сжатие, называется стержнем.
Если внешние силы приводятся к паре сил, действующих в плоскости, перпендикулярной оси бруса, то это кручение. Брус, работающий на кручение, называется осью или валом.
Если внешние силы приводятся к паре сил, действующих в плоскости продольной оси бруса, то брус испытывает изгиб. Брус, работающий на изгиб, в сопромате называется балкой.
Далее опишем основные допущения ( гипотезы), принимаемые в сопромате:
1. Гипотеза о сплошности материла.
2. Гипотеза об однородности и изотропности материала.
3. Гипотеза об идеальной упругости материала.
4. Гипотеза о малости деформаций. Она позволяет не учитывать их при рассмотрении условий равновесия.
5 Принцип независимости действия сил, состоящий в том, что упругую деформацию, вызванную многими силами, действующими одновременно, можно рассматривать как сумму упругих деформаций от каждой силы в отдельности.
6. Гипотеза плоских сечений. Плоские сечения, проведенные в теле до его деформации, остаются плоскими и при деформации.
Внешние и внутренние силы в сопромате.
В сопромате силы, приложенные к телу в результате взаимодействия тел, называются внешними. Внешние силы бывают объемными (например, собственный вес) и поверхностными. Поверхностные силы делятся на сосредоточенные (теоретически действующие в точке), и на распределенные (приложенные по длине или на площади). Величина распределенной нагрузки, приходящейся на единицу длины или площади, называется интенсивностью нагрузки. Сопротивление материалов изучает не только статические , но и динамические нагрузки.
По времени действия нагрузки делятся на постоянные и временные.
По характеру действия нагрузки подразделяются на статические и динамические. Статические нагрузки прилагаются постепенно, они не
меняются, или меняются незначительно. Динамические нагрузки меняют величину в течение короткого промежутка времени.
Под действием внешних сил в материале возникают внутренние силы, сопровождающие деформацию.