Тема 2.2 Растяжение и сжатие

 

Внутренние силовые факторы при растяжении и сжатии. Эпюры продольных сил. Нормальное напряжение. Эпюры нормальных напряжений. Продольные и поперечные деформации. Закон Гука. Коэффициент Пуассона. Определение осевых перемещений в поперечных сечениях бруса.

Испытание материалов на растяжение и сжатие при статическом нагружении. Диаграммы растяжения и сжатия пластичных и хрупких материалов. Механические характеристики материалов.

Напряжения предельные, допускаемые и расчетные. Коэффициент запаса прочности. Условие прочности, расчеты на прочность.

 

Практическое занятие №8

Решение задач на все виды расчетов на прочность при растяжении и сжатии.

Л.1. стр.219-225

 

Методические указания

Когда к стержню приложены по концам две равные противоположно направленные силы, действующие по его оси, в стержне возникает деформация растяжения или сжатия. Собственный вес стержня, в большинстве случаев, невелик по сравнению с действующими на него силами, и им можно пренебречь при определении напряжений и деформаций.

Следует обратить особое внимание на гипотезу плоских сечений, которая справедлива и при других видах нагружения бруса. При растяжении или сжатии напряжения распределяются по поперечному сечению равномерно, геометрической характеристикой прочности и жесткости сечения является его площадь, форма сечения значения не имеет, все точки сечения равноопасны. Достаточное внимание следует уделить и вопросу испытания материалов, основным механическим характеристикам прочности материала, предельным и допускаемым напряжениям.

Допускаемые напряжения назначаются на основе результатов механических испытаний образцов соответствующих материалов. Применяемые в настоящее время методы механических испытаний материалов весьма многообразны. По характеру приложения внешних сил они разделяются на статические, динамические (или испытания ударной нагрузкой) и испытания на выносливость (нагрузкой, вызывающей напряжения, переменные во времени).

Испытания материалов можно классифицировать также по видам деформации. Различают испытания образцов на растяжение, сжатие, срез, кручение и изгиб. Наиболее широко применяют статические испытания материалов на растяжение. Объясняется это тем, что механические характеристики, получаемые при испытании на растяжение, позволяют сравнительно точно определять поведение материала при других видах деформации. Кроме того, этот вид испытаний наиболее легко осуществить.

 

Вопросы для самоконтроля

1 В каком случае брус испытывает деформацию растяжения или сжатия?

2 Каков закон изменения нормальных напряжений по площади поперечного сечения при растяжении и сжатии?

3 Влияет ли форма поперечного сечения на величину напряжений, возникающих при растяжении сжатии?

4 Что называется эпюрой нормальных сил и эпюрой нормальных напряжений?

5 Для чего строятся эпюры N и σ? Какое поперечное сечение бруса называется опасным?

6 Что такое модуль продольной упругости материала, и какова его размерность?

7 Какова связь между продольной и поперечной деформациями?

8 Что такое жесткость сечения бруса при растяжении (сжатии)?

9 Какова цель механических испытаний материалов?

10 Что называется пределами пропорциональности, упругости, текучести, прочности?

11 В чем отличие физического предела текучести от условного?

12 Каковы характеристики пластических свойств материалов?

13 В чем заключается закон разгрузки и повторного нагружения?

14 Что такое коэффициент запаса прочности детали или элемента?

15 Что такое требуемый (нормативный) запас прочности? От каких факторов зависит его величина?

16 Что такое напряжение рабочее, предельное, допускаемое и от каких факторов они зависят?

17 Можно ли оценить прочность детали, указав только величину максимальных рабочих напряжений?

 

Тема 2.3 Практические расчеты на срез и смятие*

 

Срез, основные расчетные предпосылки, расчетные формулы, условие прочности.

Смятие, условности расчета, расчетные формулы, условие прочности. Допускаемые напряжения. Примеры расчетов.

 

Практическое занятие №9

Расчеты на срез и смятие

Л.1. стр.245-250

 

Методические указания

Практические расчеты соединительных деталей на срез носят условный характер и основываются на трех допущениях: в поперечном сечении возможного среза детали возникает только один внутренний силовой фактор – поперечная сила Q; касательные напряжения, возникающие в поперечном сечении, распределены по сечению равномерно; если соединение осуществлено несколькими одинаковыми деталями (болтами, заклепками и др.), то считается что все они нагружены одинаково.

При небольшой толщине соединяемых брусьев (листов) и значительной нагрузке между поверхностью соединительной детали и стенками отверстия возникает взаимное давление, в результате которого стенка отверстия может обмяться, форма отверстия изменяется и соединение разрушится.

Давление, возникшее между поверхностями соединительной детали и отверстия, называется напряжением смятия σ _см.

Расчеты на смятие, так же как и расчеты на срез, носят условный характер.

Основное внимание нужно уделить практической стороне вопроса и, среди прочего, правильному выражению площади среза и площади смятия для различных случаев взаимодействия детали конструкций.

 

Вопросы для самоконтроля

1 Какова зависимость между допускаемыми напряжениями растяжения, среза и смятия?

2 По каким формулам производят расчет на срез и смятие?

3 По какому сечению (продольному или поперечному) проверяют на срез призматические шпонки?

4 На каких допущениях основаны расчеты на смятие?

5 Как определяется площадь смятия, если поверхность смятия цилиндрическая, плоская?