ГЛАВА 1. ВВЕДЕНИЕ
1. Сопротивление материалов — наука о прочности и надежности конструкций
Проблемы прочности и надежности, задачи сопротивления материалов. Современный этап научно-технической революции характеризуется быстрым совершеяствованием технических параметров изделий, интенсификацией рабочих процессов, повышением надежности и ресурса. Каждые пять-семь лет создаются новые поколения машин, отражающие достижения научно-технического прогресса. Происходит быстрая смена конструкционных материалов, внедряются новые технологические процессы.
Решающее влияние на инженерную науку и технику оказывает поразительно быстрое развитие и совершенствование ЭВМ. В ближайшие десятилетия проектирование и производство изделий авиационной техники и ряда других областей машиностроения станет автоматизированным с основополагающим участием ЭВМ. При проектировании с помощью ЭВМ создаются математические модели изделий, их машинный образ, которые затем служат основой разработки технологии и производства на станках с программным управлением.
В настоящее время задача состоит не только в разработке конструкции и технологического процесса, но и в оптимизации их параметров.
В современной технике возрастает значение проблем прочности. Это объясняется увеличением сложности технических изделий, необходимостью повышения эффективности, качества, надежности и долговечности.
На рис. 1.1 показана фотография самолета ИЛ-86, перевозящего 350 пассажиров. Понятно, что требования к прочности и надежности конструкции имеют первостепенную важность.
Сопротивление материалов — наука о прочности и надежности элементов конструкций. В ее задачи входят обобщение инженерного опыта создания машин и сооружений, разработка научных основ проектирования и конструирования надежных изделий, совершенствование методов оценки прочностной надежности и долговечности конструкций.
Основным содержанием сопротивления материалов является разработка моделей прочностной надежности элементов конструкций. С помощью таких моделей инженер может выбрать материал и необходимые размеры элементов конструкции, оценить сопротивление конструкционных материалов внешним воздействиям.
Для практической деятельности инженеру необходимо выработать навыки создания простых и ясных моделей явлений и реальных объектов, отбрасывая второстепенные факторы.
Сопротивление материалов — инженерная наука, и для нее характерно использование приближенных методов, опирающихся на опыт и экспериментальные исследования.
Рис. 1.1. Самолет ИЛ-86
Содержание курса сопротивления материалов непрерывно изменяется в связи с развитием техники. Если в прежних курсах сопротивления материалов преобладали вопросы прочности строительных конструкций, то в последние десятилетия важное значение получили проблемы прочности, динамики, жесткости и устойчивости объектов машиностроения, турбостроения, авиационной и космической техники и др.
В последние годы идет быстрый процесс математизации инженерных знаний. В сопротивлении материалов все большее место занимают методы, которые ранее применялись лишь в дисциплинах математического характера. Это стало возможным благодаря все возрастающему влиянию ЭВМ и созданию на основе их применения математических моделей прочностной надежности элементов конструкций.
Связь сопротивления материалов с другими научными дисциплинами. Сопротивление материалов опирается на математические науки, откуда заимствуется математический аппарат исследования, а также на методы теоретической механики (механики абсолютно твердого тела).
Сопротивление материалов примыкает к механике твердого деформируемого тела (теории упругости, пластичности и разрушения). Из этих наук сопротивление материалов черпает общие методы, более полные и точные решения отдельных задач.
Общие методы построения моделей прочностной надежности, разрабатываемые в сопротивлении материалов, получают дальнейшее развитие и уточнение в таких специальных технических дисциплинах, как прочность летательных аппаратов, расчеты на прочность и т. п.
Сопротивление материалов играет выдающуюся роль в инженерном образовании, выполняя связующую роль между теоретическими науками (математикой, механикой и др.) и конкретными техническими дисциплинами.
