Rimoyt.com
Темы: машиностроение, САПР, 3d моделирование, техническое образование, промышленные предприятия, технические вузы
Не позволяйте фактам вводить вас в заблуждение
Из законов Мерфи
Расчетная схема — реальный объект, освобожденный от несущественных особенностей.
Выбор расчетной схемы основывается на схематизации геометрии реального объекта, системы сил, приложенных к элементу конструкции, и свойств материала.
Элементами конструкции являются брус, оболочка и массив.
Брус (стержень) — тело, один размер которого (длина) значительно превышает 2 других.
В зависимости от формы оси брус может быть прямолинейным, криволинейным, ломаным.
В зависимости от от изменения поперечного сечения стержня по длине он может быть: постоянного сечения, переменного сечения, ступенчатым.
Оболочка — тело, один размер которого (толщина) во много раз меньше 2 других размеров.
Массив — тело, у которого все три размера соизмеримы (примерно одного порядка).
Классификация сил (нагрузок)
Деформирование элементов конструкции происходит под действием на них внешних сил.
Равновесную систему внешних сил (состоит из активных и реакций связей), называют нагрузкой.
Нагрузки классифицируют:
— по способу приложения нагрузки к элементу конструкции
— по характеру действия нагрузки на элемент конструкции
По способу приложения нагрузки делят на поверхностные и объемные.
Поверхностные силы (их разделяют на распределенные и сосредоточенные) действуют на участках поверхности тела (силы контактного взаимодействия тел, силы воздействия среды).
Объемные силы распределены по всему объему тела, приложены к каждой его частице (это силы тяжести, магнитные силы, силы инерции)
По характеру действия на тело нагрузки подразделяют на статические, циклические (повторно-переменные) и динамические (ударные)
Статические нагрузки — постепенно возрастают от нуля до определенного значения, а затем не изменяются либо слабо изменяются с течением времени.
Циклические нагрузки — изменяются во времени по какому-либо периодическому закону.
Динамические нагрузки — нагрузки, прикладываемые внезапно.
При моделировании нагрузки вводятся понятия сосредоточенной силы (P или F, Н) и момента (момент M — пара сил, Нхм), распределенной нагрузки (q, Н/м).
Типы связи. Шарнирно-подвижная опора, шарнирно-неподвижная опора, жесткая заделка
Рассмотрим несколько типов связи:
Шарнирно-подвижная опора
Шарнирно-неподвижная опора
Жесткая заделка
Шарнирно-подвижная опора (каток) накладывает одну связь.
Шарнирно-неподвижная опора — запрещает линейные перемещения.
Жесткая заделка — запрещает линейные и угловые перемещения.
Изгиб: основные определения
Основные определения
Изгибом называется такой вид нагружения, при котором в поперечном сечении бруса возникает внутренний силовой фактор — изгибающий момент.
Брус, работающий на изгиб, называют балкой.
Изображен брус, закрепленный справа (защемление), нагруженный внешними силами и моментом (рис. 29.1).
Плоскость, в которой расположены внешние силы и моменты, называют силовой плоскостью.
Если все силы лежат в одной плоскости, изгиб называют плоским.
Плоскость, проходящая через продольную ось бруса и одну из главных центральных осей его поперечного сечения, называется главной плоскостью бруса.
Если силовая плоскость совпадает с главной плоскостью бруса, изгиб называют прямым (рис. 29.1).
Если силовая плоскость не проходит через главную плоскость бруса, изгиб называют косым изгибом (рис. 29.2).
Эта теория взята со страницы решения задач по предмету «техническая механика»:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
Образовательный сайт для студентов и школьников
Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.
© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института
Техническая механика / 4_Tekhnicheskaya_mekhanika_dlya_stroiteley
С.Ю. Молдаванов, С.Б. Лозовой
ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА ДЛЯ СТРОИТЕЛЕЙ
учебное пособие для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 270800 «Строительство»
УДК 539.3 ББК 22.251 М21
Рецензенты: академик РАН, д-р физ.-мат. наук, В.А. Бабешко (Кубанский государственный университет), д-р техн. наук, Ж.М. Бледнова (Кубанский государственный технологический университет).
Молдаванов Сергей Юрьевич, Лозовой Станислав Борисович
Техническая механика для строителей: Учеб. пособие для вузов / С.Ю. Молдаванов, С.Б. Лозовой; ГОУ ВПО «Кубан. гос. технол. ун-т» – Краснодар: Издательский Дом – Юг, 2012. – 350 с.
Данное учебное пособие написано в соответствии с действующей основной образовательной программой высшего профессионального образования и соответствует требованиям Федеральных государственных образовательных стандартов в Российской системе высшего образования по направлению подготовки270800 «Строительство», квалификация (степень) выпускника бакалавр. Дисциплина «Техническая механика» впервые включена в образовательную программу высшего профессионального образования для строителей. В настоящий момент учебная литература по данной дисциплине практически полностью отсутствует.
В учебном пособии существенно обновлена система выводов и доказательств различных расчетных формул, а также приведены новые алгоритмы решения многих инженерных задач. Кроме теоретических сведений и большого количества иллюстративного и справочного материала книга содержит большое число контрольных вопросов и решенных задач по каждой теме курса.
© ООО «Издательский Дом – Юг»,
С.Б. Лозовой, 2012
Учебная дисциплина «Техническая механика» впервые включена в образовательный стандарт высшего профессионального образования
для строителей, поэтому в настоящий момент учебная литература по этой дисциплине практически полностью отсутствует. Многочисленные существующие учебники с аналогичным названием предназначены для студентов учебных заведений среднего профессионального образования и представляют собой компиляцию таких учебных дисциплин, как теоретическая механика, сопротивление материалов, статика сооружений и детали машин и механизмов.
Учебное пособие «Техническая механика для строителей» написано в соответствии с действующей основной образовательной -про граммой высшего профессионального образования третьего поколения. Оно предназначено для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки 270800 «Строительство». В пособии рассмотрены классические методики расчета простейших элементов строительных конструкций на прочность, жесткость и устойчивость, что позволяет дать студентам фундаментальные знания о напряженнодеформированном состоянии стержней и стержневых систем под действием различных внешних нагрузок, сформировать представления о работе инженерных конструкций, научить их решать различные прикладные задачи. Приобретенные знания способствуют формированию у студентов основ инженерного мышления.
Форма изложения материала основана на многолетнем опыте преподавания различных учебных дисциплин, составляющих механику деформируемого твердого тела, на кафедре «Строительная механика и сопротивления материалов» Кубанского государственного технологического университета (КубГТУ). Предлагаемое учебное пособие содержит сведения, которые охватывают основные теоретические вопросы курса технической механики для студентов-строителей. Эти материалы рассматривают на лекционных занятиях.
Все читатели могут получить практические навыки в решении инженерных задач, изучая примеры, приведенные в учебном пособии. Практически каждый раздел дисциплины проиллюстрирован примерами решения типовых задач. Особый упор сделан на решении задач, входящих в состав расчетно-графических работ. Эти материалы традиционно рассматриваются и обсуждаются на практических занятиях. Самостоятельное выполнение студентами расчетно-графических работ позволяет повысить степень усвоения материалов лекций и практических занятий.
В формулировках рассмотренных задач и расчетно-графических работ используется Международная система единиц(СИ). В предлагаемом учебном пособии имеется существенное отличие от других. В нем не выполняются расчеты по методу допускаемых напряжений, ко-
торый уже около шестидесяти лет не используется в строительных нормах. В учебном пособии сохранены суть и методика расчета по предельным состояниям в целом, а также структура формул и обозначения, принятые в строительных нормах и правилах. В тоже время с целью сделать их более простыми и понятными для студентов в данной книге опущены некоторые специальные вопросы расчета по методу предельных состояний (учет коэффициентов условий работы, перегрузки и др.), так как их изложение было бы преждевременным в общетехническом курсе.
Данное учебное пособие написано для студентов и преподавателей высших технических учебных заведений. Она также может служить пособием для проектировщиков и инженеров, изучающих и использующих в практической работе методы технической механики.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ДОПУЩЕНИЯ И ГИПОТЕЗЫ
§ 1.1 ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА И ЕЕ МЕСТО СРЕДИ ДРУГИХ НАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН
Задачи модернизации российской экономики и выполнение -на циональной программы по обеспечению граждан нашей страны -дос тупным и качественным жильем напрямую связанны с постоянно увеличивающимися объемами строительства, что требует повышенного внимания к расчетам различных строительных конструкций и их элементов. Расчет строительных конструкций и сооружений должен обеспечивать как их надежность при эксплуатации, так и рациональное использование самых разнообразных материалов. Такие задачи могут быть решены лишь на основе глубокого знания свойств различных конструкционных материалов и умения выполнять инженерные расчеты, опираясь на последние достижения механики деформируемого твердо-
Механика деформируемого твердого тела изучает законы деформирования тел, возникающих под действием внешних сил, температурных полей, электромагнитных воздействий и т.д. Внешние воздействия вызывают деформации тела. Деформация тела связана с изменением его первоначальных размеров и формы. В процессе деформации материальные частицы тела приходят в движение, что приводит к изменению расстояния между ними. Это приводит к появлению в деформируемом теле дополнительных сил взаимодействия между его отдельными частями, которые называются внутренними силами . Мерой изменения внутренних сил служат напряжения . Напряжения и деформации являются взаимосвязанными параметрами, которые характеризуют состояние деформируемого твердого тела.
Механика деформируемого твердого тела основывается наре зультатах экспериментов, которые позволяют определить физикомеханические характеристики материалов и проверить правильность расчетных теорий. Однако МДТТ является не только экспериментальной, но и теоретической наукой, использующей свой математический аппарат.
Изучение механики деформируемого твердого тела базируется на ряде учебных дисциплин. Из курса высшей математики в механике деформируемого твердого тела широко используют элементы дифференциального и интегрального исчисления, начала векторной и линейной алгебры, аналитическую геометрию, сведения из теории рядов, дифференциальные уравнения, элементы математической статистики и тео-
рии вероятностей. Из курса физики используются следующие разделы: механика, оптика, электричество, теплота и т.д. В МДТТ применяют ряд методов и уравнений теоретической механики. К ним относятся условия равновесия системы сил, уравнения движения тела, аксиомы статики, метод сечений, метод приведения системы сил к заданному центру, принцип возможных перемещений и т.д.
Механика деформируемого твердого тела в свою очередь используется при изучении для целого ряда прикладных инженерных дисциплин: «Детали машин и механизмов», «Статика и динамика сооружений», «Строительные конструкции» и т.д. Поэтому глубокое изучение основ МДТТ является гарантией качественной инженерной подготовки студента и позволяет ему квалифицированно решать различные прикладные задачи.
Механика деформируемого твердого тела включает в себя на целый ряд отдельных дисциплин: «Техническая механика», «Сопротивление материалов», «Строительная механика», «Теория упругости», «Теория пластичности», «Теория ползучести», «Аэрогидроупругость», «Механика грунтов» и др.
В МДТТ используется классификация научных дисциплин по объектам изучения. Традиционный курс «Сопротивление материалов» является теорией стержней и брусьев. Наиболее простые разделы курса «Сопротивления материалов», имеющие непосредственное прикладное значение, составляют дисциплину «Техническая механика». Она дает фундаментальные знания о видах напряженно-деформированного -со стоянии отдельных стержней и простейших стержневых систем под действием различных нагрузок, формирует необходимые представления о работе элементов строительных конструкций, расчетных схемах, задачах расчета стержневых систем на прочность, жесткость и устойчивость.
Изучение дисциплины «Техническая механика» способствует формированию у студентов инженерного мышления и имеет своей целью подготовить будущего специалиста к решению различных прикладных задач сопротивления материалов и строительной механики.
§ 1.2 КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ИЗУЧЕНИЯ
Тела, представляющие собой элементы инженерных конструкций, в механике деформируемого твердого тела рассматриваются -уп рощенно, без учета второстепенных их характеристик, в виде так называемых расчетных схем . Все многообразие твердых тел можно разделить на три основные группы.
Материальное тело, два измерения которого значительно меньше третьего, называется брусом (рис. 1.1). Брус может быть образован при
перемещении некоторой плоской фигуры S вдоль пространственной линии L. В процессе движения центр тяжести замкнутой области S (точка О ) должен принадлежать этой линии, а фигура S при этом перпендикулярна касательной к линии L в точке О . В дальнейшем линию L будем называть осью бруса . Фигуру S будем называть поперечным се-
Если область S изменяет свои размеры по мере передвижения вдоль оси L , то мы получим брус переменного поперечного сечения . В