Шкала Бофорта - специальная шкала для визуальной оценки силы ветра

 

Сила ветра	Диапазон скоростей (средняя скорость)	Признаки для определения силы ветра
Баллы	Словесная характеристика	м/с	км/ч	узлы	Действие ветра	Состояние поверхности воды	На суше
	Штиль	0 - 0,5 (0)	0 - 1 (0)	0 - 1 (0)	Движение воздуха совершенно не ощущается. Дым поднимае-тся отвесно или почти отвесно; вымпел неподвижен.	Зеркально-гладкая поверхность.	Дым поднимается отвесно или почти отвесно; вымпел и листья неподвижны.
	Тихий	0,6 - 1,5 (1)	1 - 5 (3)	1 - 3 (2)	Ветер едва ощущается как легкое дуновение, и то лишь временами. Дым поднимается наклонно, указывая направление ветра.	Рябь.	Флюгер не устанавливается по ветру, колышутся отдельные листья. Дым поднимается наклонно, указывая направление ветра
	Легкий	1,6 -3,3 (3)	6 - 11 (8)	4 - 6 (5)	Ветер ощущается как непрерывный легкий поток воздуха, слегка колеблются флаги и вымпелы.	Появляются небольшие гребни волн.	Ветер ощущается как легкое дуновение. Он слегка колеблет флаги и вымпелы, шелестят листья. Приходит в движение флюгер.
	Слабый	3,4 - 5,6 (5)	12 - 19 (15)	7 - 10 (8)	Ветер развивает флаги и вымпелы. Дым вытягивается по ветру почти горизонтально.	Небольшие гребни волн начинают опрокидываться.	Листья и тонкие ветви деревьев постоянно колышатся. Высокая трава и посевы хлебов начинают колюхаться. Ветер развивает флаги и вымпелы.
	Умеренный	5,7 - 7,9 (7)	20 - 28 (24)	11 - 16 (13)	Вытягивается вымпел.	Хорошо заметны небольшие волны, гребни некоторых из них опрокидываются, образуя местами клубящююся пену - барашками.	Ветер приводит в движение тонкие ветви деревьев, поднимает с земли пыль. По высокой траве и посевам пробегают волны. Вымпел вытягивается.
	Свежий	8,0 - 10,7 (9)	29 -38 (33)	17 -21 (19)	Вытягиваются и полощутся большие флаги. Ветер переносит легкие предметы.	Волны принимают хорошо выраженную форму, повсюду образуются барашки.	Качаются ветви и тонкие стволы деревьев. Вытягиваются большие флаги.
	Сильный	10,8 - 13,8 (12)	39 - 49 (43)	22 - 27 (25)	Начинают гудеть провода и снасти.	Появляются гребни большой высоты, их пенящиеся вершины занимают большие площади, ветер начинает срывать пену с гребней волн.	Качаются толстые сучья деревьев, шумит лес. Высокая трава и посевы клонятся до земли. Гудят телефонные провода.
	Крепкий	13,9 - 17,1 (15)	50 - 61 (55)	28 - 33 (31)	Слышится свист ветра около всех снастей палубных надстроек и сооружений. Возникают затруднения в ходьбе против ветра.	Гребни очерчивают длинные валы ветровых волн, пена срывается ветром с гребней волн, начинает вытягиваться полосами по склонам волн.	Качаются стволы деревьев, гнутся большие ветви и сучья. Идти против ветра трудно. Слышится свист ветра около строений и неподвижных предметов.
	Очень крепкий	17,2 - 20,7 (19)	62 - 74 ((68)	32 - 40 (37)	Всякое движение против ветра заметно затрудняется.	Длинные полосы пены, срываемые ветром, покрывают склоны волн и, местами сливаясь, достигают их подошв.	Качаются большие деревья, ломаются тонкие ветви и сухие сучья. Движение против ветра требует больших усилий. Шум прибоя на побережье слышится на значительном расстоянии.
	Шторм	20,8 - 24,4 (23)	75 - 87 (81)	41 - 47 (44)	Возможны небольшие повреждения в палубных надстройках и сооружениях, сдвигаются с места неукрепленные предметы.	Пена широкими плотными сливающимися полосами покрывает склоны волн, от чего поверхность становится белой, только местами во впадинах волн видны свободные от пены участки.	Наблюдаются небольшие повреждения строений. Ветер срывает черепицу с крыш, ломает большие сучья деревьев, сдвигает с места легкие предметы.
	Сильный шторм	24,5 - 28,4 (27)	88 - 102 (95)	48 - 55 (51)	Возможны более значительные повреждения в оснастке и надстройках судна.	Поверхность моря покрыта слоем пены, ветер наполнен водяной пылью и брызгами. Видимость значительно уменьшена.	Наблюдаются разрушения, отдельные деревья могут быть сломаны.
	Жестокий шторм	28,5 - 32,6 (31)	103 - 117 (110)	56 - 63 (59)	То же.	Поверхность моря покрыта плотным слоем пены. Горизонтальная видимость ничтожна.	Ветер производит значительные разрушения, ломает стволы деревьев.
	Ураган	Свыше 32,7	Свыше	Свыше 64	Ветер производит опустошительные разрушения.	То же.	Наблюдаются катастрофические разрушения. Деревья вырываются с корнем.

Раздел.7. Расчет прочности

Условные обозначения

Обозначение	Величина	Единица измерения		Обозначение	Величина	Единица измерения
А	Площадь поперечного сечения	мм^2		γ	Угол сдвига	рад
Е	Модуль упругости (модуль Юнга)	Н/мм^2		δ,Α	Предельное удлинение в момент разрушения	%
А	Сила, нагрузка	Н		ε	Относительное удлинение при растяжении (сжатии)	%
G	Модуль сдвига	Н/мм^2		v	Передаточное число или отношение	-
Ia	Осевой момент инерции сечения	мм^4		σ	Напряжение	Н/мм^2
Ip	Полярный момент инерции сечения	мм^4		σzdv	Нормальное напряжение	Н/мм^2
l	Длина	мм		σgr	Предел усталости при растяжении (сжатии)	Н/мм^2
Mb	Изгибающий момент	Н^.мм		σD	Предельное (допустимое) напряжение	Н/мм^2
Mt	Крутящий момент	Н^.мм		σw	Предел выносливости при знакопеременных нагрузках	Н/мм^2
q	Нагрузка на опорную призму	Н/мм		σa	Предел выносливости при симметричных циклах напря­жения (растяжение / сжатие)	Н/мм^2
R	Радиус кривизны нейтральной оси	м		σbB	Амплитуда колебаний напряжения цикла	Н/мм^2
Rdm	Напряжение сжатия	Н/мм^2		σbF	Предел прочности при изгибе	Н/мм^2
Re	Предел текучести при растяжении	Н/мм^2		σbW	Предел текучести при изгибе	Н/мм^2
Rm	Предел текучести при растяжении (разрыве)	Н/мм^2		τ	Предел выносливости при изгибе при знакопеременных нагрузках	Н/мм^2
Rp0,2	Предел текучести 0,2*	Н/мм^2		τt	Напряжение при кручении (касательное напряжение)	Н/мм^2
S	Коэффициент запаса прочности	-		τgr	Предельное напряжение при кручении	Н/мм^2
s	Максимальный прогиб (стрела прогиба)	мм		τtB	Предел прочности при кручении	Н/мм^2
Wb	Осевой момент сопротивления сечения при изгибе	мм^3		τtF	Предел текучести при кручении	Н/мм^2
Wt	Момент сопротивления сечения при кручении	мм^3		τtW	Предел прочности при кручении при симметричных циклах напря­жения	Н/мм^2
αk	Коэффициент концентрации напряжения	-		ψ	Угол закручивания	рад
βk	Коэффициент эффективности надреза	-

 

Механические напряжения

Растяжение и сжатие

(перпендикулярно к плоскости сечения стержня)

Нормальное напряжение растяжения – сжатия

Относительное удлинение (укорочение)

- абсолютное удлинение (укорочение),

- первоначальная длина

Модуль упругости **

Длинные и тонкие стержни, находящиеся под напряжением сжатия, должны также проверяться на устойчивость.

Изгиб

Дли длинных балок действием поперечной силы можно пренебречь. При вычислении напряжений изгиба (на основании изгибающего момента без поперечной силы), исходя из условий симметрии (балка имеет круглое сечение), можно предположить, что поперечные сечения балки при изгибе остаются плоскими. Кроме того, предполагается, что нейтральная ось сечения проходит через центр тяжести каждого воображаемого поперечного сечения. Исходя из этих предпосылок, справедлива формула: . Предел прочности , где ;

- осевой момент инерции: сумма произведений всех элементарных площадок поперечного сечения на квадраты их расстояний до нейтральной оси; - момент сопротивления: показывает для единичного напряжения внутренний момент, с которым поперечное сечение может сопротивляться воздействию внешней нагрузки изгиба; - поперечная сила: сумма касательных сил, действующих на рассматриваемое поперечное сечение; при коротких изгибаемых балках необходимо учитывать касательные напряжения сдвига, создаваемые поперечными силами; - расстояние от внешнего края сечения балки до нейтральной оси.

Примеры нагрузок при изгибе

;

Продольный изгиб

У сжатых стрежней напряжение сжатия должно быть всегда меньше допустимого по условиям устойчивости напряжения , иначе стержень изогнется. В зависимости от соосности приложенной силы выбирают коэффициент запаса прочности . Гибкость , где - свободная длина изгибаемого стержня (см. рис. справа). Напряжение продольного изгиба . Приведенная выше формула для (формула Эйлера) справедлива только для гибких стержней при: для стали 37,		^* ^*
для стали с другими значениям , чем у стали 37, для серого чугуна СЧ 25, для хвойного дерева.		Для меньших значений применимы следующие уравнения Тетмайера: для стали 37 Н/мм^2, для стали 52 Н/мм^2,
^*Имеет силу для идеальной заделки стержня без эксцентриситета.		для серого чугуна СЧ 25 Н/мм^2, для хвойного дерева Н/мм^2

 

Сдвиг

Касательное напряжение сдвига , - сила сдвига единицы поверхности поперечного сечения тела. Напряжение действует в поперечном направлении. Угол сдвига - это искривление балки под действием касательных напряжений. Модуль сдвига (модуль упругости при сдвиге) . Между модулем сдвига и модулем упругости для металлических тел справедливо соотношение: , где - коэффициент Пуассона. Для металлических тел = 0,3,

Сдвиг

 

Кручение

 

Касательное напряжение кручения . Момент сопротивления при кручении Крутящий момент - сила вращения, умноженная на плечо силы. Крутящий момент создается в каждой плоскости поперечного сечения тела, на каждом диаметре изображенной на рисунке эпюры напряжений. Угол закручивания . - это угол закручивания (в рад) стержня длиной . Полярный момент инерции площади сечения

Кручение