Общие сведения. Основы сопротивления материалов

Основы сопротивления материалов.

Лекция 4.

В процессе эксплуатации машин и механизмов элементы конструкции в результате действия на них внешних сил в той или иной степени изменяют свои первоначальные размеры и форму, то есть деформируются. Деформации, в силу своей малости по сравнению с абсолютными размерами тела, не оказывают существенного влияния на законы его равновесия и движения, вследствие чего в теории механизмов и машин ими пренебрегают. Однако без изучения этих деформаций невозможно определить условия, при которых может произойти разрушение детали или недопустимое изменение ее формы или размеров.

Под прочностью понимают способность конструкции, а также ее частей и деталей, выдерживать, не разрушаясь, действие внешней нагрузки.

Во многих случаях приходится определять те изменения формы и размеров (деформации), которые возникают в элементах конструкций при действии нагрузок. Абсолютно твердых, недеформирующихся тел в природе не существует. Поэтому во многих случаях величину деформаций, несмотря на их малую величину по сравнению с размерами самой детали, приходится ограничивать, так как в противном случае нормальная эксплуатация конструкции может стать невозможной. Например, при механической обработке детали на станке вследствие деформации самой детали и элементов станка может произойти недопустимое снижение точности обработки.

Способность конструкции и ее элементов сопротивляться изменению своих первоначальных размеров и формы называется жесткостью. Имеется ряд задач, в которых основное внимание приходится уделять вопросам устойчивости, под которой понимается способность элемента конструкции сопротивляться возникновению больших отклонений от невозмущенного равновесия при малых возмущающих воздействиях. Возмущающим воздействием в этом случае является малое изменение нагрузки. Следовательно, понятие устойчивости может быть сформулировано также следующим образом.

Равновесие элемента устойчиво, если малому изменению нагрузки соответствует малое изменение деформаций.

И наоборот, равновесие неустойчиво, если ограниченный рост нагрузки сопровождается неограниченным ростом деформаций.

Признаком потери устойчивости является также внезапная смена одной формы равновесия другой.

В качестве примера приведем случай сжатия тонкого элемента силой, действующей вдоль его оси. До какого-то определенного (критического) значения сжимающей силы, зависящего от материала, размеров и условий закрепления элемента, он устойчиво сохраняет прямолинейную форму. При достижении же силой критического значения наряду с прямолинейной становится возможной и искривленная форма равновесия – более опасная для элемента.

Потеря устойчивости может иметь место при значениях нагрузок, совершенно безопасных с точки зрения прочности или жесткости элемента.

Дата добавления: 2014-01-11