МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
Установа освіти
Білоруський державний університет
ІНФОРМАТИКИ І РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ
кафедра інженерної графіки
РЕФЕРАТ
на тему:
В«ЗОВНІШНІ СИЛИ. ДЕФОРМАЦІЯ І ПЕРЕМІЩЕННЯ. ВИЗНАЧЕННЯ ВНУТРІШНІХ ЗУСИЛЬ В»
МІНСЬК, 2008
ЗОВНІШНІ СИЛИ (НАВАНТАЖЕННЯ)
Навантаження, діючі на споруди та їх елементи, являють собою сили або пари сил (Моменти), що можуть розглядатися як зосереджені або розподілені.
Правда, в природі В»зосереджених сил не буває. Всі реальні сили - це сили, розподілені по деякій площі чи обсягу. Наприклад, тиск колеса на рейок практично передається через невелику площадку, яка утворюється в Внаслідок деформації рейки і колеса (див. рис. 1.3). Однак для визначення внутрішніх сил, що виникають в рейці і колесі на деякій відстані від площі передачі тиску, можна (на підставі сформульованого вище принципу Сен-Венана) розподілене навантаження замінити зосередженої рівнодіючої силою, що спростить розрахунок.
Зосереджені навантаження вимірюються в кілограмах або тоннах (або в ньютонах по СІ).
Розподілені навантаження можуть бути поверхневими (наприклад, тиск вітру або води на стінку) і об'ємними (наприклад, власна вага тіла).
Вага стрижня, враховуючи невеликі розміри його поперечного перерізу в порівнянні з довжиною, розглядають зазвичай не як об'ємну навантаження, а як навантаження, розподілену по довжині стрижня (погонну навантаження).
Розподілені навантаження вимірюються в одиницях сили, віднесених до одиниці довжини або до одиниці поверхні, або обсягу. І зосереджені, і розподілені навантаження можуть бути як статичними, так і динамічними.
Статичними називаються навантаження, які змінюють свою величину або точку докладання (або напрямок) з дуже невеликою швидкістю, так що виникаючими при цьому прискореннями можна знехтувати.
При дії таких навантажень коливання споруд та їх частин зневажливо малі.
Динамічними називаються навантаження, змінюються в часі з великою швидкістю (наприклад, ударні навантаження). Дія таких навантажень супроводжується виникненням коливань споруд. При коливанні ж внаслідок зміни швидкості коливних мас виникають сили інерції, пропорційні (по другому законом Ньютона) коливним масам і прискорень. Величина цих сил інерції може у багато разів перевершувати статичні навантаження.
Закони зміни навантажень в часі можуть мати досить складний характер.
В окремому випадку зміна навантаження Р може носити періодично повторюється характер, так що через одні й ті ж проміжки часу t максимальні значення навантаження будуть повторюватися.
Навантаження такого типу називаються навантаженнями зі сталим режимом або повторно-періодичними (рис. 1.4). Розрахунки на міцність при дії таких навантажень розглядаються в главі XII.
Однак у багатьох Інших випадках зміна навантаження в часі не має усталеного характеру (рис. 1.5).
Такі навантаження, що діють на деталі автомобілів, тракторів, верстатів, а також навантаження, що діють на споруди (будинку, щогли і т. п.) від тиску вітру, снігу і т. д. Ці навантаження називаються повторними навантаженнями несталих режимів.
Більш глибоке вивчення таких навантажень можливо лише за допомогою методів статистики і теорії ймовірності, які застосовуються для вивчення випадкових величин.
В Як приклад розглянемо навантаження від дії вітру, на
яку розраховуються баштові крани, мости, будинки та інші
споруди.
Відомо, що швидкість вітру, від якої залежить вітрове навантаження, в одному і тому ж географічному пункті безперервно змінюється.
Наприклад, для Московської області, за спостереженнями за тривалий період, швидкість вітру змінювалася в дуже широких межах (рис. 1.6).
Найбільш часто (33% всіх випадків) спостерігалася швидкість вітру 3,5 м/сек. Але були випадки, коли швидкість вітру сягала 12 м/сек (2% всіх випадків) і більш.
З іншого боку, були випадки, коли швидкість вітру була меншою, іноді дорівнювала нулю (Вкрай рідко).
Криві, подібні розглянутої, називаються кривими розподілу. Вони дають наочне уявлення про ступінь розсіювання (мінливості) даної величини.
Яку ж швидкість вітру потрібно прийняти для розрахунку?
В Як перший напрошується пропозиція прийняти найбільшу зареєстровану швидкість вітру. Однак, по-перше, немає ніякої гарантії, що за час служби споруду не піддасться дії більш сильного вітру, ніж зареєстрований раніше. По-друге, очевидно, що приймати для розрахунку споруди з невеликим терміном служби (наприклад, дерев'яного) швидкість вітру з повторюваністю один раз в 200 або 100 років неекономічно.
Отже, величина розрахункового навантаження повинна бути тісно пов'язана з терміном служби споруди і зі ступенем його відповідальності.
Все, що сказано про вітровому навантаженню, відноситься в рівній мірі і до більшості інших навантажень.
При розрахунку будівельних споруд величини розрахункових навантажень регламентуються технічними умовами і нормами проектування.
В машинобудуванні розрахункові навантаження визначаються залежно від конкретних умов роботи машини: по номінальним значенням потужності, кутової швидкості окремих її деталей, власної ваги, сил інерції і т. д. Наприклад, при розрахунку деталей тритонної автомобіля враховують номінальний корисний вантаж, рівний трьом тоннам. Можливість же перевантаження автомобіля враховують тим, що розміри перерізу деталей призначають з деяким запасом міцності.
Про величині цього запасу міцності докладніше буде сказано в В§ 12.
ДЕФОРМАЦІЇ І ПЕРЕМІЩЕННЯ
Як було зазначено раніше, всі тіла під дією прикладених до них зовнішніх сил в тій чи іншій мірі деформуються, тобто змінюють свої розміри або форму, або і те і інше одночасно.
Зміна лінійних розмірів тіла називається лінійною, а зміна кутових розмірів - кутовий деформаціями.
При цьому збільшення розмірів тіла називається подовженням, а зменшення розмірів - укороченням.
Якщо деформації змінюються за обсягом тіла, то говорять про деформації в даній точці тіла, в певному напрямі.
Якщо на поверхні тіла, поблизу досліджуваної точки, завдати дуже малий прямокутник 1 2 3 4 (рис. 1.7, а), то в результаті деформації цей прямокутник в загальному випадку набуде вигляду паралелограма 1'2'3'4 ' (рис. 1.7, б).
Довжини сторін прямокутника зміняться (збільшаться або зменшаться), а сторони повернуться по відношенню до початкового стану.
Якщо, наприклад, довжина сторони 23 зміниться на величину s, то ставлення
називається середньої лінійної деформацією (в даному випадку середнім подовженням) в точці 2. .
При зменшенні відрізка s в межі отримаємо
lim
де величина називається істинної лінійної деформацією в точці 2 в напрямку 23.
Зміна первісного прямого кута між сторонами розглянутого прямокутника Оі = О‘ + ОІ буде характеризувати кутову деформацію (або кут зсуву) в даній точці.
Досвід показує, що деформації як лінійні, так і кутові можуть після зняття навантаження або повністю зникнути, або зникнути лише частково (залежно від матеріалу і ступеня навантаження).
Деформації, зникаючі після розвантаження тіла, називаються пружними, а властивість тіл приймати після розвантаження свою первинну форму називається пружністю.
Деформації ж, зберігаються тілом і після видалення навантаження, називаються залишковими, чи пластичними, а властивість мате...
