- •Қолданбалы механика
- •050717 – Жылуэнергетикасы мамандығы бойынша барлық оқу түрлерінде оқитын студенттерге арналған дәрістер жинағы
- •Мазмұны
- •1 Дәріс. Кіріспе ұғымдар. Статиканың аксиомалары. Тоғысатын күштер
- •1.1 Статиканың негізгі ұғымдары
- •1.2 Статика аксиомалары
- •1.3 Тоғысатын күштер жүйесі
- •2 Дәріс. Күштің нүктеге және өске қатысты моменті. Күштер жұбы. Күштер жүйесін берілген центрге келтіру
- •2.2 Параллель күштерді қосу
- •2.1 Күштің нүктеге қатысты және өске қатысты моменті
- •2.3 Күштер жұбы. Күштер жұбының моменті
- •2.4 Күштерді параллель көшіру туралы теорема
- •2 .5 Күштер жүйесін берілген центрге келтіру
- •3 Дәріс. Күштер жүйелерінің тепе-теңдік шарттары. Үйкеліс. Ауырлық центрі.
- •3.1 Күштер жүйесінің тепе-теңдік шарттары
- •3.2 Денелер жүйесінің тепе-теңдігі
- •3.3 Статикалық түрде анықталатын және статикалық түрде анықталмайтын жүйелер
- •3.4 Сырғанау үйкелісі. Тегіс емес беттің реакциясы
- •3.5 Домалау кезіндегі байланыстың реакциясы
- •3.6 Қатты дененің ауырлық центрі
- •4 Дәріс. Нүктенің және дененің қарапайым қозғалыстарының кинематикасы
- •4.1 Кинематикаға кіріспе
- •4.2 Нүкте қозғалысының берілу тәсілдері
- •4.3 Қозғалыс векторлық тәсілімен берілген жағдайда нүктенің жылдамдығы мен үдеуі
- •4.4 Қозғалыс координаттық тәсілімен берілген жағдайда нүктенің жылдамдығы мен үдеуі
- •4.5 Қозғалыс табиғи тәсілімен берілген жағдайда нүктенің жылдамдығы мен үдеуі
- •4.6 Қатты дененің ілгерілемелі қозғалысы
- •4 .7 Қатты дененің тұрақты өс төңірегіндегі айналмалы қозғалысы
- •5 Дәріс. Қатты дененің жазық параллель қозғалысы. Нүктенің күрделі қозғалысы
- •5.1 Жазық параллель қозғалыстың теңдеулері
- •5.2 Жазық фигура нүктелерінің жылдамдықтарын анықтау
- •5.3 Жазық фигура нүктелерінің жылдамдықтарын жылдамдықтардың лездік центрі қолдануымен анықтау
- •5.4 Жазық фигура нүктелерінің үдеулерін анықтау
- •5.5 Нүктенің күрделі қозғалысы. Салыстырмалы, тасымал және абсолют қозғалыстар
- •5.6 Жылдамдықтарды қосу теоремасы
- •5.7 Үдеулерді қосу туралы Кориолис теоремасы
- •6 Дәріс. Нүкте динамикасы
- •6.1 Динамика аксиомалары
- •6.2 Материялық нүкте қозғалысының дифференциалдық теңдеулері
- •6.3 Материялық нүктенің салыстырмалы қозғалысы
- •6.4. Нүктенің қозғалыс мөлшерінің өзгеруі туралы теорема
- •6.5 Нүктенің қозғалыс мөлшері моментінің өзгеруі туралы теорема
- •6.6 Күштің жұмысы. Күштің қуаты. Нүктенің кинетикалық энергиясының өзгеруі туралы теорема
- •6.7 Нүкте үшін Даламбер принципі
- •7 Дәріс. Жүйе және қатты дене динамикасының негіздері
- •7.1 Механикалық жүйе. Масса, массалар центрі және инерция моменттері
- •7.2 Жүйе қозғалысының дифференциалдық теңдеулері. Жүйенің массалар центрі қозғалысы туралы теорема
- •7.3 Жүйенің қозғалыс мөлшерінің өзгеруі туралы теорема
- •7.4 Қозғалыс мөлшерлерінің бас моментінің өзгеруі туралы теорема
- •7.5 Жүйенің кинетикалық энергиясының өзгеруі туралы теорема
- •7.6 Жүйе үшін Даламбер принципі
- •8 Дәріс. Машина мен механизмдер теориясының негізгі ұғымдары. Механизмдерді құрылымдық талдау
- •8.1 Негізгі ұғымдар. Механизмдердің құрылымдық эелементтері
- •8.2 Механизмдердің негізгі түрлері
- •8.3 Кинематикалық тізбектер мен механизмдердің құрылымдық формулалары
- •8.4 Механизмнің құрылымдық талдауы мен синтезі жөнінде түсініктеме
- •9 Дәріс. Жазық рычагты механизмдердің кинематикалық және кинетостатикалық талдауы
- •9.1 Жалпы мәліметтер және жазық рычагты механизмдердің түрлері
- •9.2 Механизмдердің кинематикалық талдауы
- •9.3 Механизмдердің кинетостатикалық талдауы
- •10 Дәріс. Материалдар кедергісіне кіріспе. Материалдар кедергісінің есептері мен әдістері
- •10.1 Материалдар кедергісінің мәселелері. Есептеу сұлбасы
- •10.2 Қималар әдісі. Сырықтың көлденең қималарындағы ішкі күштер факторлары
- •10.3 Кернеулер, орын ауыстырулар және деформациялар туралы түсініктер
- •10.4 Гук заңы. Күштер әсерінің тәуелсіздігі мен Сен-Венан принциптері
- •10.5 Конструкция элементтерін есептеудің жалпы принциптері
- •11 Дәріс. Сырықтардың созылуы мен сығылуы
- •11.1 Бойлық күш және тік кернеулер
- •11.2 Сырықтың ұзаруы және Гук заңы
- •11.3 Созылу-сығылу кезіндегі статикалық түрде анықталмайтын жүйелер
- •11.4 Созылу кезіндегі кернеулі және деформациялық күйлер
- •12 Дәріс. Созылу және сығылу кезіндегі материалдардың механикалық қасиеттері
- •12.1 Созылу диаграммалары
- •12. 2 Сығылуға сынаулардың ерешеліктері
- •12.3 Температура мен уақыттың материалдар қасиеттеріне әсері
- •13 Дәріс. Созылу-сығылу кезіндегі беріктікке есептеу. Кернеулер шоғырлануы
- •13.1 Созылу-сығылу кезіндегі беріктік шарты. Есептердің үш түрі
- •13.2 Кернеулердің шоғырлынуы
- •14 Дәріс. Таза ығысу. Көлденең қимасы дөңгелек сырықтың бұралуы
- •14.1 Таза ығысу кезіндегі кернеулер мен деформациялар
- •14.2 Көлденең қимасы дөңгелек сырықтың бұралуы
- •15 Дәріс. Көлденең қималардың геометриялық сипаттамалары. Иілу кезіндегі ішкі күштер факторлары
- •15.1 Жазық фигуралардың статикалық моменттері мен оның ауырлық центрі
- •15.2 Қиманың инерция моменттері
- •15.3 Бас инерция өстері мен бас инерция моменттері
- •15.4 Иілу. Иілу кезіндегі ішкі күштер факторлары
- •15.5 Июші момент пен көлденең күш арасындағы дифференциалдық тіуелдіктер
- •16 Дәріс. Иілу кезіндегі кернеулер және беріктікке есептеу. Күрделі қарсыласу
- •16.1 Таза иілу кезіндегі кернеулер
- •16.2 Көлденең иілу кезіндегі кернеулер
- •16.3 Қиғаш иілу және центрден тыс созылу-сығылу
- •16.4 Иілу мен бұралудың біріккен әсері
- •Әдебиеттер тізімі
15.3 Бас инерция өстері мен бас инерция моменттері
xпенyкоординаттық өстерін uменvорнына келтіріп бұрғанда, жазық қиманың инерция моменттері қалай өзгертінін қарастырайық. 15.4 суреттен келесіні анықтай аламыз
u = y∙ sin + x ∙ cos ; v = y∙ cos x∙ sin . (15.13)
Осы өрнектерді
,
,
ескерілуімен түрлендіріп, келесіге келеміз
,
(15.14)
,
(15.15)
.
(15.16)
Алдыңғы екі теңдеуді қосып, келесіні аламыз
(15.17)
Сонымен, өзара перпендикуляр өстерге қатысты өстік инерция моменттерінің қосындысы өстер бұрылғанда тұрақты болып қалады және жазық фигураның полюстік инерция моментіне тең.
(15.17)
қолдануымен дөңгелек қиманың диаметріне
қатысты өстік инерция моментін анықтауға
болады. Симметрия себебінен
,
сонда
(15.18)
бұрышы
өзгеруімен
және
өзгереді,
ал олардың қосындысы тұрақты болады,
сондықтан олардың біреуін
немесе
,
өзінің максимал-ды мәніне, екіншісін
минималды мәніне ие болдыратын бұрыштың=0мәнін
табуға болады.0
табу үшін
немесе
экстремумге
зерттейміз. Сонда келесі табылады
. (15.19)
=0 болғанда
біржолы центрден тепкіш инерция
моменті
нөлге
тең болатынын көрсетуге болады. Егер
өстерге қатысты центрден тепкіш инерция
моменті нөлге тең, ал өстік инерция
моменттері экстремалды мәндерін алатын
болса, онда сол өстер бас инерция өстері
деп аталады. Бас инерция өстеріне қатысты
өстік инерция моменттері бас инерция
моменттері деп аталады. Олар (15.14), (15.15)
және (15.19) қолдануымен келесідей табылады
.
(15.20)
Жазық фигураның кез келгенlөсіне қатысты инерция радиусы деп келесі формуламен анықталатын шаманы атайды
.
(15.21)
15.4 Иілу. Иілу кезіндегі ішкі күштер факторлары
Иілу деп көлденең қималарында июші моментMпайда болатын сырықтың жүктелу түрін атайды. Егер сонда барлық ІКФ нөлге тең болса, онда таза иілу орын алады дейміз. ЖиіMиюші моментімен қатарQкөлденең күші болады, сонда көлденең иілу орын алады.
Иілу есептерін шешуінде ішкі күштер факторларының эпюрлерін тұрғызуды білу керек. Ол үшін қималар әдісі қолданылады. Деформацияға дейін өсі горизонталь орналасқан сырықтың оған түсірілген актив күштер вертикаль (yz) жазықтығында жататын жағдайдағы иілуін қарастырайық.
Арқалықтың кез келген қимасындағы көлденең күш қиманың бір жағындағы (арқалықтың қарастырылатын қимамен кесіліп алынған бір бөлігіне түсірілген) сыртқы күштердің вертикаль өсіне проекцияларының қосындысына тең болады
.
(15.22)
Көлденең күш үшін таңбалар ережесі: егер қиманың сол жағындағы сыртқы күштердің тең әсерлі күші төменнен жоғары қарай бағытталса (15.5,а сурет), ондаQоң шама, керісінше жағдайда теріс шама болады. Оң жақтағы бөлік үшін ереже қарсы болады.
Июші момент қиманың бір жағындағы (арқалықтың қарастырылатын қимамен кесіліп алынған бір бөлігіне түсірілген) сыртқы күштердің сол қиманың көлденең өсіне қатысты моменттерінің қосындысына тең болады
.
(15.23)
Июші момент үшін таңбалар ережесі:Mэпюрін сығылған талшық үстінде тұрғызады, яғниMординатасын сырықтың серпімді сызығының ойыс жағына қарай көрсетеді (15.5,бсурет). Егер сыртқы күш (немесе күштер жұбы) сырықты дөңес жағымен төмен қарай майыстыруға тырысса, онда оның моментін (15.23) формуласында оң таңбасымен алу керек, керісінше жағдайда – теріс таңбасымен.
1
5.2
мысал -15.6,асуретте
көрсетілген сырық үшін эпюрлерді
тұрғызуын қарастырайық. Есеп шешуін
сыртқы күштердің толық жүйесін анықтаудан
бастаймыз. Ол үшін тіректерді алып
тастап, оларды сәйкес реакцияларына
ауыстырамыз ( 15.5,бсурет).
Тепе-теңдік
шарттарынан тіректердегі реакцияларды
анықтаймыз
,
.
Сол
жақ тірегіненzқашықтығындаСқимасын
жүргізіп, ойша сырықты екі бөлікке
айрамыз да, сол жақ бөлігін қарасты-рамыз.
Сонда алып тастаған бөліктің әсерінQкүші
менMмоментіне
ауыстырамыз. (15.22) мен (15.23) бойынша
келесіні табамыз
,
.
Оң жақ аралығы үшін келесі шығады
,
.
15.7 суретте бірінші аралық үшін (0 z a) және екінші аралық үшін (a z a + b) табылған өрнектері бойынша тұрғызылған эппюрлер көрсетіледі.
