Понятие о нагрузках. Внешние и внутренние нагрузки.

Активные и реактивные нагрузки.

 

Все нагрузки, действующие на тело с внешней стороны границы тела, называются внешними. Сила Р (рис.3.4) – внешняя по отношению к телу. Но при ее приложении со стороны опоры на тело будет действовать сила R. Она также внешняя, т.к. расположена с внешней стороны тела. Силы P и R различны по своей природе. Сила P – первична, она начала действовать на тело и поэтому она является внешней активной, а сила R возникла как реакция опоры на силу Р. Поэтому она называется внешней реактивной. Опору иногда называют «связью».

Рис.3.4

Внешние силы Р и R уравновешиваются силами N – внутренними. Внутренние силы начинают действовать только в ответ на действия внешних сил. Они друг друга уравновешивают в каждый момент времени и с течением времени могут изменяться.

Внешние нагрузки подразделяются на собственно силы и моменты сил и бывают сосредоточенным (т.е. приложенным в точке) ираспределенными по длине, поверхности (напр., снег на крыше) или объему (например, вес тела).

Нагрузки бывают статическими (т.е. практически не изменяющимися во времени) и динамическими (т.е. переменными во времени).

Замечание:

Статические силы если и изменяются, то столь медленно и плавно, что возникающими при этом ускорениями движущихся масс можно пренебречь. При статическом нагружении можно считать, что нагрузки во всех точках тела воспринимаются одновременно. При динамическом нагружении возникают значительные инерционные силы, которые нужно учитывать наряду с другими нагрузками

В сопротивлении материалов изучают действие только уравновешенных систем внешних и внутренних сил.

Сосредоточенные силы P измеряются в [Н], [кН], а сосредоточенные моменты M имеют размерность [Нм], [кНм], интенсивность распределенной по линии нагрузки q измеряется в [Н/м], [кН/м], по площади -в [н/м²], [кн/м²], по объему -в [н/м³], [кн/м³].

Метод сечений.

Одной из основных задач сопротивления материалов является нахождение внутренних силовых факторов по заданным внешним нагрузкам. Тогда можно судить о прочности, жесткости и устойчивости конструкции. Для этого применяется «метод сечений», который состоит из 4-х этапов.

Пусть имеем тело, на которое действуют уравновешенные внешние нагрузки (рис.3.5). Необходимо определить, какие внутренние силы возникают в произвольном поперечном сечении.

 

 

Рис.3.5

 

1. Рассекаем тело в интересующем нас сечении (рис.3.6)

 

Рис.3.6

 

2. Отбрасываем одну из частей тела (рис.3.7)

Рис.3.7

 

3. Заменяем действие отброшенной части на оставшуюся часть неизвестными внутренними силовыми факторами (рис3.8).

При этом неизвестные внутренние силовые факторы переводятся во внешние.

R –равнодействующая всех неизвестных внутренних сил с двумя проекциями R_y и R_z, а М – суммарный момент всех неизвестных внутренних моментов.

 

 

Рис.3.8

 

4. Составляем уравнения равновесия статики. Получаем систему линейных уравнений с тремя неизвестными R_y, R_z и M, решая которую, находим искомые внутренние силы в поперечном сечении.

Начальные буквы этих этапов образуют аббревиатуру «РОЗУ», которая помогает запомнить основные этапы метода сечений.