Главная > Физика > Сопротивление материалов (Работнов Ю.Н.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

§ 1. Задачи и содержание сопротивления материалов.

Учение о сопротивлении материалов, или, как обычно говорят, «сопротивление материалов», представляет собой главу механики, имеющую дело с реальными твердыми телами. Практическая цель, которую ставит перед собою сопротивление материалов, — это расчет на прочность частей машин и сооружений, поэтому изучаемыми в сопротивлении материалов объектами являются не какие угодно тела, а части машин и сооружений, изготовленные из тех материалов, которые в данное время применяются в технике. В процессе эксплуатации машина или сооружение подвергается действию разного рода сил. Все реальные тела под действием сил деформируются, то есть изменяют свою форму и размеры. Если силы достаточно велики, тело может разрушиться, то есть распасться на части. Для того чтобы часть конструкции могла выполнять свои функции, необходимо, чтобы была обеспечена прочность ее при рабочих условиях. Под нарушением прочности мы будем понимать либо фактическое разрушение, либо появление недопустимо больших деформаций. Иногда в этих случаях говорят о расчете на прочность и на жесткость, понимая под прочностью в узком смысле слова гарантию от разрушения, под жесткостью — ограничение деформации. Мы будем понимать термин «прочность» в дальнейшем, если это особо не оговорено, в широком смысле слова.

Что такое допустимая и недопустимая деформация — это вопрос, который в каждом отдельном случае решается особо в зависимости от той конструктивной функции, которую выполняет данная часть сооружения. Так, если мост прогибается под действием силы веса проходящего поезда на несколько сантиметров, то этот прогиб ничтожно мал по сравнению с пролетом моста, длина которого измеряется десятками метров; его Считают допустимым. С другой стороны, прогиб станины или шпинделя токарного станка в одну десятую миллиметра от силы, действующей на резец, исключает возможность сколько-нибудь точной обработки детали и совершенно недопустим.

Свойства реальных материалов, применяемых в технике, сложны и разнообразны, однако основные понятия механики применимы к ним в полной мере.

Разрушение изделия означает преодоление внутренних сил связи между его частями; для суждения о возможности разрушения необходимо знать эти силы, а нахождение сил является предметом механики.

Изделия, вообще говоря, могут разрушаться и не от действия механических сил, а от других причин. Они могут корродировать, растворяться, расплавляться при высокой температуре. Стойкость материалов по отношению к немеханическим воздействиям не относится к предмету сопротивления материалов.

В основе механики лежат опытные факты, устанавливающие простейшие, фундаментальные свойства тех тел, с которыми имеет дело та или иная глава механики. На основании этих фактов формулируются некоторые законы, описывающие свойства изучаемых тел с той или иной степенью приближения, то есть устанавливающие некоторые соотношения между механическими величинами — силами, перемещениями, скоростями. Эти законы могут быть чисто эмпирическими, а могут вытекать из тех или иных физических соображений, например, являться результатом изучения внутренних процессов, происходящих в структурных элементах тела при его деформации. Поэтому сопротивление материалов тесно связано с физикой твердого тела и так называемым механическим материаловедением, изучающим на опыте те свойства материалов, которые важны для суждения о прочности.

Для современной механики характерно расширение ее физической базы, более полный учет всех свойств реальных тел — твердых, жидких и газообразных, которые изучает механика. Эта же тенденция определяет современное развитие сопротивления материалов. Те относительно простые схемы, которые полагались в основу расчетов несколько десятков лет тому назад, недостаточны для анализа современных конструкций; повышение рабочих параметров машин во многих случаях лимитируется возможностью создания прочной конструкции, и от материала приходится требовать, чтобы он работал на пределе, в то же время должна быть достаточная уверенность в надежности конструкции. Большое значение приобрели расчеты на прочность конструкций, подверженных действию динамических нагрузок, высоких температур, больших давлений; появились многочисленные новые материалы с физическими и механическими свойствами, отличными от свойств привычных и хорошо изученных старых материалов. Поэтому учение о прочности представляет в настоящее время весьма обширную и разветвленную область знания, изложение всех ее аспектов и соответствующих методов и результатов в одной книге совершенно невозможно. При решении многообразных и сложных вопросов прочности для новых конструкций инженеру всегда приходится обращаться к помощи специальной литературы. Сопротивление материалов в обычном понимании слова — это лишь первый концентр сведений по механике деформируемого твердой тела, а именно изложение общих принципов, лежащих в основе учения о прочности, и методов расчета типовых, простейших элементов конструкций, встречающихся проектировщику на каждом шагу в его практической деятельности.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление