- •1. Основные понятия
- •1.2 Реальный объект и расчётная схема
- •1.3 Классификация внешних сил
- •1.4 Метод сечений
- •2. Геометрические характеристики поперечных сечений бруса
- •2.2 Геометрические характеристики простейших фигур
- •2.3 Зависимость между моментами инерции относительно
- •2.4 Главные оси и главные моменты инерции сечения
- •2.5 Зависимость между моментами инерции при повороте осей
- •2.6 Графический способ исследования моментов инерции. Круги Мора
- •2.7 Радиусы и эллипс инерции
- •3.7 Моменты инерции сложных сечений
- •3. Вычисление моментов инерции относительно центральных осей X,y
- •4.Определение главных центральных моментов инерции и положения
- •3. Центральное растяжение и сжатие
- •3.1 Напряжения при центральном растяжении, сжатии
- •3.2 Продольные и поперечные деформации при центральном
- •3.3 Испытание на растяжение. Основные механические характеристики
- •3. 4 Явление наклёпа
- •3.5 Расчёт на прочность при центральном растяжении, сжатии
- •3.6 Статически неопределимые задачи при центральном
- •3.7 Монтажные напряжения в статически неопределимых системах
- •4.Основы теории напряженного и деформированного состояния
- •4.1Основные понятия.
- •4.2 Закон парности касательных напряжений. Главные площадки, главные напряжения.
- •4.3 Виды напряженного состояния.
- •4.4 Линейное (одноосное) напряженное состояние.
- •4.5 Плоское (двухосное) напряженное состояние.
- •4.6 Графический метод исследования напряженного состояния в точке. Построение кругов Мора
- •4.6.1 Прямая задача
- •4.6.2 Обратная задача.
- •4.7 Напряжения на произвольной площадке при объемном напряженном состоянии
- •4.7.1 Круг Мора для объемного напряженного состояния.
- •4.9 Энергия изменения формы и объёма
- •5. Теории предельных напряженных состояний
- •6 Изгиб
- •6.1 Основные понятия об изгибе
- •6.2 Опорные устройства балок и их типы
- •6.3 Определение реакций
- •6.4 Внутренние усилия при изгибе
- •6.5 Дифференциальные зависимости при изгибе между q, q, m
- •6.6 Напряжения при изгибе
- •6.6.1 Нормальные напряжения при чистом изгибе
- •6.6.2 Напряжения при поперечном изгибе
- •6.7 Расчёт балок на прочность по допускаемым напряжениям
- •6.8 О рациональной форме поперечного сечения балки
- •6.9 Перемещения при изгибе.
- •6.10 Балки переменного сечения и балки равного сопротивления
- •7. Сдвиг, кручение
- •7.1 Сдвиг
- •7.1.1 Чистый сдвиг и его особенности
- •7.1.2 Зависимость между упругими характеристиками
- •7.2. Кручение
- •7.2.1 Основные понятия
- •7.2.2Связь между моментом внешних пар сил, передаваемой
- •7.2.3 Напряжения и деформации при кручении круглого вала.
- •7.2.4 Кручение брусьев некруглого поперечного сечения.
- •7.2.5Свободное кручение тонкостенных стержней открытого профиля
- •7.2.6 Свободное кручение составного открытого профиля
- •7.2.7 Кручение тонкостенного стержня с замкнутым профилем
- •8. Устойчивость сжатых стержней
- •8.1 Основные понятия
- •8.2Формула Эйлера для критической силы
- •8.3 Влияние условий закрепления стержня на величину
- •8.4 Критические напряжения. Пределы применимости формулы Эйлера
- •8.5 Расчеты на устойчивость с использованием коэффициента
- •8.6 О выборе материала и рациональной формы поперечного
- •8.7 Продольно - поперечный изгиб
7. Сдвиг, кручение
7.1 Сдвиг
Сдвигом называется такой вид нагружения, при котором в поперечных сечениях бруса из шести внутренних усилий отличными от нуля являются только поперечные силы.
Т
акой
вид нагружения встречается редко. Чаще
всего он сопровождается изгибающими
мо-ментами. Однако, в некоторых случаях,
например, в заклёпочных, болтовых,
сварных сое-динениях имеет место
нагружение близкое к сдвигу. При этом
распределение касательных напряжений
неравномерно. Так как внешние поверхности
свободны от осевых нагрузок, то по
закону парности касательных напряжений
в верхних и нижних точках сечения
.
Из уравнения равновесия следует
.Как показывают исследования,
распределение
по высоте сечения близко к равномерному
(τ=const) , поэтому
и
,
где А – площадь среза.
Условие
прочности :
,(7.1)
- для пластических
материалов и
- для хрупких материалов.
7.1.1 Чистый сдвиг и его особенности
Чистым
сдвигом называется такой вид плоского
напряженного состояния, при котором по
граням элементарного параллелепипеда,
выделенного в окрестности рассматриваемой
точки, действуют одни лишь касательные
напряжения.
В
качестве примера такого напряженного
состояния можно рассмотреть тонкостенную
цилиндрическую трубку, нагруженную по
торцам парами сил (рис.7.2). Рассечем её
плоскостью А, отбросим верхнюю часть и
покажем оставшуюся нижнюю часть. В
сечении действуют касательные напряженияτ, величина
которых определится из условия равенства
момента равномерно распределенных по
сечению внутренних сил внешнему моменту
М0:
,
где R – средний радиус трубки, δ – её
толщина.
Нормальных напряжений в этом сечении не будет. Вырежем из стенки бесконечно малый элемент в виде кубика. На его нижней грани будут действовать касательные напряжения такие же, как и на верхней, но в противоположном направлении. На передней и задней стенках напряжений нет. Так как элемент должен находиться в равновесии, то на боковых стенках также должны быть касательные напряжения, которые создают пару сил, но направленную в противоположную сторону.
При чистом сдвиге длины ребер элементарного параллелепипеда не изменяются, а изменяются углы между гранями (рис. 7.3). Верхняя грань параллелепипеда перемещается относительно противоположной грани на величину δ, называемую абсолютным сдвигом.

![]()
маций tgγ = γ, тогда
= γ(рад).
Как показывает опыт, угол сдвига γ прямо пропорционален касательным напряжениям. Эта зависимость между γ и τ называется законом Гука при сдвиге и записывается выражением
,
или
.
(7.2)
Коэффициент пропорциональности G называется модулем сдвига (или модулем упругости второго рода). Он как и модуль продольной упругости Е измеряется в паскалях (Па) или в мегапаскалях (МПа).
7.1.2 Зависимость между упругими характеристиками
материала E, G и μ
работа
сил (А), действующих по граням выделенного
объёма (рис.7.4 ) переходит в энергию
деформации (U):A=U=
,
здесь
- сила, действующая на грани рассматриваемого
объёма,αγ=δ–
перемещение, на котором совершается
работа. Так как
,
то энергия деформации определится
выражением
,
а удельная энергия деформации выражением
u=
,
так как
,
то
(а).
Эту же энергию деформации выразим через главные напряжения
.
При
чистом сдвиге
,
то
(б). Из равенств (а) и (б)
следует
.
(7.3)
