🗊Презентация Сопротивление материалов

Курс лекций по сопротивлению материалов Часть I Весенний семестр: Лекции – 28 часов; Практические занятия – 14 часов; Лабораторные работы – 12 часов. Самостоятельная работа – 54 часа

Аннотация Настоящее электронное пособие предназначено для студентов НИЯУ МИФИ СарФТИ для подготовки бакалавров по специальности “Технология машиностроения” по курсу “ Сопротивление материалов”. Несмотря на наличие большого количества хороших учебников по курсу сопротивления материалов М.М. Филоненко - Бородича, Н.М. Беляева, В.И. Феодосьева, А.В. Даркова и многих других авторов студенты испытывают недостаток в учебной литературе при изучении этой дисциплины. Указанные курсы, отражая стремительное развитие науки и практики, от издания к изданию, увеличивали свой объем. Одновременно учебные планы по упомянутым дисциплинам насыщались другими специальными дисциплинами. При этом объем лекционного курса по сопротивлению материалов сокращался, и его содержание становилось менее полным. Кроме того, в указанной литературе не учитывались знания , получаемые студентами из других дисциплин, и наличие пакетов прикладных программ по расчетам конструкций на прочность. В настоящее время разрыв между объемом и содержанием учебной литературы, соответствующей достаточно полному курсу, и лекционных курсов на базе укороченной современной программы обучения приводит к тому, что использование студентами солидных учебников стало почти невозможным для изучения и усвоения основных положений сопротивления материалов. В этих условиях наиболее целесообразно использование электронных учебных материалов, отражающих программные вопросы, на основе которых возможно достаточно прочное усвоение основ механики деформируемого тела - сопротивления материалов. Последовательное предъявление материала с использованием анимации поможет студентам понять основные закономерности и методы анализа напряженно-деформированного состояния, прочности и устойчивости. Настоящее электронное пособие соответствует полной программе курса сопротивления материалов для для подготовки бакалавров по специальности “Технология машиностроения” по курсу “ Сопротивление материалов” с учетом особенностей будущей работы в РФЯЦ ВНИИЭФ . Данное пособие составлено с использованием существующих электронных пособий и других учебно-методических материалов и является дополнительным материалом к лекциям и практическим занятиям. Пособие составлено в форме конспекта лекций. По нему студенты могут проверить, исправить и дополнить свои лекционные записи. Большинство рисунков выполнено на основе прекрасных рисунков, приведенных в электронном учебнике: Бондаренко А.Н. Электронный учебник по сопротивлению материалов. Москва. 2007 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

Лекция 1 (стр.5) Введение Сопротивление материалов является частью более общей науки – механики твердого деформируемого тела, в которую входят: теория упругости, теории пластичности и ползучести, теория сооружений, строительная механика, механика разрушения и др. Задачей сопротивления материалов является изучение методов расчета простейших элементов конструкций и деталей машин на прочность, жесткость и устойчивость. Прочностью называется способность элемента конструкции сопротивляться воздействию приложенных к нему сил не разрушаясь. Жесткостью называется способность элемента конструкции сопротивляться воздействию приложенных к нему сил, получая лишь малые упругие деформации. Устойчивостью называется способность элемента конструкции сохранять первоначальную форму равновесия под действием приложенных сил. Реальные тела не являются абсолютно твердыми и под действием приложенных к ним сил изменяют свою первоначальную форму и размеры, то есть деформируются. Деформации тела, исчезающие после снятия внешних сил, называются упругими, а не исчезающие – остаточными или пластическими. Определение размеров деталей или внешних нагрузок, при которых исключается возможность разрушения деталей, является целью расчета на прочность. Определение размеров деталей или внешних нагрузок, при которых исключается возможность появления недопустимых с точки зрения нормальной работы конструкции деформаций этих деталей, является целью расчета на жесткость. Под “разрушеннием” будем понимать такое состояние конструкции, когда она не может выполнять функции, для которых она проектировалась. Это определяется величиной и способом приложения внешних сил и величиной внутренних сил, возникающих в поперечных сечениях бруса, механическими свойствами материалов, используемых в конструкции, условиями эксплуатации и технологией изготовления и сборки конструкции

Лекция 1 (стр.7)

Лекция 1 (стр.8)

Лекция 2 (стр.10)

Лекция 2 (стр.11)

Лекция 3 (стр.12)

Лекция 3 (стр.13)

Лекция 3 (стр.15)

Лекция 3 (стр.17)

Лекция 3 (стр.18)

Лекция 3 (стр.19)

Лекция 4 (стр.21)

Лекция 4 (стр.22)

Лекция 4 (стр. 23)

Лекция 4 (стр.24)

Лекция 4 (стр.25)

Лекция 5 (стр.27)

Лекция 5 (стр.28)

Лекция 6 (стр.30)

Лекция 6 (стр.32)

Лекция 6 (стр. 34)

Лекция 8 (стр.35)

Лекция 7 (стр. 36)

Лекция 7 (стр.37)

Лекция 8 (стр.38) Напряжения по наклонным площадкам - Для определения напряжений по наклонной площадке, внешняя нормаль которой повернута на угол  от оси x, используем метод сечений:

Лекция 8 (стр. 39) Напряженное состояние в точке - При анализе напряжений в окрестности рассматриваемой точки выделим бесконечно малый объемный элемент (параллелепипед со сторонами dx, dy, dz), по каждой грани которого действуют, в общем случае, три напряжения, например, для грани, перпендикулярной оси x (площадка x) – σx, xy, xz . Этот элемент можно по разному ориентировать в пространстве. При поворотах элемента нормальные и касательные напряжения на его наклонных гранях будут принимать новые значения. Представляет интерес исследовать, как изменяются эти напряжения от изменения ориентации элемента. Это позволит найти наклонные площадки, по которым напряжения принимают максимальные и нулевые значения. Рассмотрим эту проблему вначале для более простого случая – плоского напряженного состояния.

Лекция 8 (стр.40) Главные напряжения - При расчете конструкций на прочность необходимо определить величину максимальных напряжений. Максимальные и минимальные нормальные напряжения называются главными напряжениями, а площадки, по которым они действуют – главными площадками. Для определения положения главных площадок достаточно положить нулю первую производную нормальных напряжений по углу наклона:

Лекция 8 (стр.41) Максимальные касательные напряжения - Существуют площадки, в которых касательные напряжения достигают максимальных значений. Для определения их положения достаточно положить нулю первую производную касательных напряжений по углу наклона:

Лекция 8 (стр.42) Построение круга Мора и его использование - Из сравнения уравнений координаты центра круга Мора и радиус равны:

Лекция 8 (стр.43)

Лекция 9(стр.44) Геометрические характеристики поперечных сечений - Величина нормальных напряжений в поперечном сечении растянутого (сжатого) стержня зависит от площади этого сечения. Таким образом, площадь поперечного сечения является геометрической характеристикой, определяющей напряжение при растяжении (сжатии). В случае других видов напряженно-деформируемого состояния (изгиб, кручение) напряжения зависят не от площади, а от некоторых других геометрических характеристик поперечного сечения. Иерархия геометрических характеристик устанавливается видом подинтегрального выражения и представляется следующей: Площадь поперечного сечения:

Лекция 9 (стр.45)

Лекция 9 (стр.46)

Лекция 9 (стр.47)

Лекция 9 (стр.48)

Лекция 9 (стр.49)

Лекция 10 (стр.50)

Лекция 10 (стр.51)

Лекция 10 (стр.53)

Лекция 11 (стр.54)

Лекция 11 (стр.56)

Лекция 12 (стр.58)

Лекция 12 (стр.59)

Лекция 12 (стр.60)

Лекция 12 (стр.61)

Лекция 12 (стр. 62)

Лекция 13 (стр.64) ■ Косой изгиб – В частном случае, при отсутствии продольной силы (N =0) и одновременном действии изгибающих моментов Mx и My сочетание двух прямых (плоских) изгибов вызывает косой изгиб. Нормальные напряжения в произвольной точке сечения теперь определяется выражением:

Лекция 13 (стр.65) ■ Одновременное действие продольной силы и изгибающих моментов – Такая комбинация внутренних усилий характерна тем, что в поперечном сечении возникают нормальные напряжения, которые могут вычисляться по отдельности и складываться в соответствии с принципом независимости действия сил:

Лекция 14 (стр.66) ■ Внецентренное растяжение-сжатие – Рассмотренная комбинация внутренних усилий может возникать при действии растягивающей или сжимающей силы F, не совпадающей с осью стержня и имеющей некоторые смещения относительно центральных осей (эксцентриситеты) xF и yF. При переносе силы параллельно самой себе в новый центр возникают моменты Mx и My присоединенных пар (метод Пуансо):

Уравнение нулевой линии (1) показывает, координаты точки приложения силы и координаты точки, в которой напряжения обращаются в нуль, обладают “взаимностью”, выражающейся в том, что если силу поместить в любую точку найденной нулевой линии, то новая нулевая линия пройдет обязательно через точку, в которой была ранее сила. Уравнение нулевой линии (1) показывает, координаты точки приложения силы и координаты точки, в которой напряжения обращаются в нуль, обладают “взаимностью”, выражающейся в том, что если силу поместить в любую точку найденной нулевой линии, то новая нулевая линия пройдет обязательно через точку, в которой была ранее сила.

Влияние эксплуатационных и конструкционно-технологических факторов на механическое поведение конструкционных материалов .

Влияние эксплуатационных и конструкционно-технологических факторов на механическое поведение конструкционных материалов

    Зависимость механических характеристик конструкционных материалов от их химического состава, внешних условий и условий нагружения весьма многообразна; отметим наиболее существенные, характерные для типичных условий эксплуатации конструкций.     Влияние содержания углерода. Введение различных легирующих добавок в металлы позволяет значительно повысить прочностные характеристики сплавов. На рис. 1 показано влияние процентного содержания углерода на механические свойства конструкционной стали. Как видно, с увеличением содержания углевода, временное сопротивление повышается в несколько раз; однако при этом значительно ухудшаются пластические свойства; относительное удлинение и относительное сужение при разрыве уменьшаются.