2.2 Схематизация элементов конструкций и внешних нагрузок.

Моделью конструкции принято называть вспомогательный объект, заменяющий реальную конструкцию, представленную в наиболее общем виде.

Сопротивление материалов использует расчетные схемы.

Расчетная схема – это упрощенное изображение реальной конструкции, которое освобождено от ее несущественных, второстепенных особенностей и которое принимается для математического описания и расчета.

К числу основных типов элементов, на которые в расчетной схеме подразделяется целая конструкция, относятся: брус, стержень, пластина, оболочка, массивное тело.

Рис. 2.1 Основные типы элементов конструкций

Брус – это твердое тело, полученное перемещение плоской фигуры вдоль направляющей так, что его длина значительно больше двух других размеров.

Стержнем называется прямолинейный брус, который работает на растяжение (сжатие) (l-длина существенно превышает характерные размеры поперечного сечения h,b).

Геометрическое место точек, являющихся центрами тяжести поперечных сечений, будем называть осью стержня.

Пластина – это тело, у которого толщина существенно меньше его размеров a и b в плане.

Естественно искривленная пластина (кривая до загружения) называется оболочкой.

Массивное тело характерно тем, что все его размеры a ,b, и c имеют один порядок.

Рис. 2.2 Примеры стержневых конструкций.

Балкой называется брус, который испытывает изгиб в качестве основного способа нагружения.

Фермой называется совокупность стержней, соединенных шарнирно.

Рама – это совокупность балок, жестко соединенных между собой.

Внешние нагрузки подразделяют на сосредоточенные и распределенные.

Рис 2.3 Схематизация работы подкрановой балки.

Силу или момент, которые условно считают приложенными в точке, называют сосредоточенными.

Нагрузка, постоянная или очень медленно изменяющаяся во времени, когда скоростями и ускорениями возникающего движения можем пренебречь, называется статической.

Рис 2.4 Объемная, поверхностная и распределенная нагрузки.

Быстро изменяющуюся нагрузку называют динамической, расчет с учетом возникающего колебательного движения – динамическим расчетом.

2.3 Допущения о свойствах материала элементов конструкций.

В сопротивлении материалов используют условный материал, наделенный определенными идеализированными свойствами.

На рис. 2.5 изображены три характерные диаграммы деформирования, связывающие значения силы F и деформации при нагружении и разгрузке.

Рис. 2.5 Характерные диаграммы деформирования материала

Полная деформация складывается из двух составляющих упругой и пластической.

Часть суммарной деформации, исчезающей после снятия нагрузки, называется упругой.

Деформация, остающаяся после разгрузки, называется остаточной или пластической.

Упруго - пластический материал – это материал проявляющий упругие и пластические свойства.

Материал, в котором возникают только упругие деформации, называется идеально-упругим.

Если диаграмма деформирования выражена нелинейной зависимостью, то материал называется нелинейно-упругим, если линейной зависимостью, то линейно-упругим.

Материал элементов конструкций будем в дальнейшем считать сплошным, однородным, изотропным и линейно упругим.

Свойство сплошность означает, что материал непрерывно заполняет весь объем элемента конструкции.

Свойство однородности означает, что весь объем материала обладает одинаковыми механическими свойствами.

Материал называется изотропным, если его механические свойства по всем направлениям одинаковые (в противном случае анизотропным).

Соответствие условного материала реальным материалам достигается тем, что в расчет элементов конструкций вводятся экспериментально получаемые усредненные количественные характеристики механических свойств материалов.