Тема 1.16 Общие теоремы динамики
Студент должен: иметь представление:
—о понятиях "импульс силы, " "количество движения", "кинематическая энергия";
—о системе материальных точек, внутренних и внешних силах системы; знать:
основные теоремы динамики;
основные уравнения поступательного и вращательного движений твердого тела; уметь:
—определять параметры движения точки с помощью общих теорем динамики.
Теорема об изменении количества движения. Теорема об изменении кинетической энергии. Основы динамики системы материальных точек. Уравнения поступательного и вращательного движений твердого тела.
Литература 1, с. 193...206; 3, с. 296...305
Методические указания
Из основного закона динамики вытекают так называемые общие теоремы динамики, с помощью которых значительно упрощается решение некоторых задач динамики.
Ускорение материальной точки пропорционально действующей силе F и направлено по той прямой, по которой действует эта сила.
| F = mа |
Сформулируйте понятия об импульсе силы, количестве движения и кинетической энергии. Решите несколько задач на использование основных теорем динамики: теоремы о количестве движения для материальной точки, теоремы о кинетической энергии для материальной точки, а также с использованием основного уравнения динамики для вращательного движения твердого тела.
Вопросы для самоконтроля
1.Дайте определение импульса силы, количества движения. Сформулируйте теорему об изменении количества движения точки.
|
|
|
2.Что такое кинетическая энергия точки? Сформулируйте теорему об изменении кинетической энергии материальной точки.
3.Перескажите формулировку основного закона динамики вращательного движения твердого тела.
4.Что такое момент инерции тела? От чего зависит его величина?
Раздел 2
СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
Тема 2.1 Основные положения
Студент должен:
иметь представление:
—о видах расчетов в сопротивлении материалов;
—о классификации нагрузок;
—о внутренних силовых факторах и возникающих при этом деформациях;
—о механических напряжениях;
знать:
—основные понятия, гипотезы и допущения сопротивления материалов;
—метод сечений;
—внутренние силовые факторы;
—составляющие вектора напряжений;
уметь:
—определять виды нагружения и внутренние силовые факторы в поперечных сечениях.
Основные задачи сопротивления материалов. Деформации упругие и пластические. Основные гипотезы и допущения. Классификация нагрузок и элементов конструкции. Силы внешние и внутренние. Метод сечений. Напряжение полное, нормальное, касательное.
Литература 1, с. 207...218; 2, с. 3...23
|
|
|
Методические указания
Все элементы сооружений или машин должны работать без угрозы поломки или опасного изменения размеров и формы под действием внешних сил. Размеры этих элементов в большинстве случаев определяет расчет на прочность, который исходит из условия, что при действии заданных нагрузок должна быть исключена опасность разрушения. Иногда приходится выполнять расчеты на жесткость и на устойчивость. При расчете на жесткость размеры детали определяются из условия, чтобы при действии рабочих нагрузок изменение ее формы и размеров происходило в пределах, не нарушающих нормальную эксплуатацию конструкции. Расчет на устойчивость должен обеспечить сохранение элементом конструкции первоначальной (расчетной) формы его равновесия, чаще всего расчет на устойчивость выполняют для сжатых стержней.
Все реальные элементы конструкций и машин под действием на них внешних сил изменяют форму и размеры — деформируются.
Способность деформироваться — одно из основных свойств всех твердых тел. Приложение внешних сил нарушает нормальное расстояние между молекулами, и тело деформируется. При этом изменяется нормальное межмолекулярное взаимодействие и внутри тела возникают силы, которые противодействуют деформации и стремятся вернуть частицы тела в прежнее положение.
|
|
|
Следует усвоить, что внутренние силы, возникающие между частицами тела под действием нагрузок, являются таковыми для тела в целом; при применении же метода сечений эти силы для рассматриваемой части тела являются внешними, т. е. к ним применимы методы статики. Действующая в проведенном поперечном сечении система внутренних сил эквивалентна в общем случае одной силе и одному моменту. Разложив их на составляющие, получаем соответственно три силы (по направлениям координатных осей) и три момента (относительно этих осей), которые называют внутренними силовыми факторами (ВСФ). Возникновение тех или иных ВСФ зависит от фактического нагружения бруса. Определяют ВСФ с помощью уравнений равновесия статики. Внутренним нормальным силам соответствуют нормальные напряжения у, касательным силам — касательные напряжения τ.
Вопросы для самоконтроля
1.Каковы задачи сопротивления материалов?
2.Чем отличается деформация упругая от пластической?
3.Следует ли учитывать изменение размеров тел при составлении уравнений равновесия сил, приложенных к нему?
|
|
|
4.В каких случаях при действии на тело нескольких сил эффект действия каждой силы можно считать независимым от действия других сил? Какое название носит этот принцип?
5.Какими расчетными схемами заменяются реальные объекты расчета? Каковы геометрические признаки, присущие каждой расчетной схеме?
6.Почему нельзя определить внутренние силовые факторы в произвольном сечении, рассматривая равновесие всего тела в целом?
7.В чем заключается метод сечений?
8.Можно ли с помощью метода сечений установить закон распределения внутренних силовых факторов по проведенному сечению?
9.Что такое напряжение? Какова размерность напряжений?
10.Какими напряжениями сопровождаются сдвиг, отрыв частиц?
Тема 2.2 Растяжение и сжатие
Студент должен:
иметь представление:
—о продольных силах
—о нормальных напряжениях в поперечных сечениях;
—о продольных и поперечных деформациях и их связи;
—о жесткости сечения;
—о механических свойствах и механических характеристиках материалов;
—о предельных и допускаемых напряжениях, о коэффициенте запаса прочности;
—о влиянии собственного веса бруса;
—о статически неопределимых системах с элементами, работающими на растяжение или сжатие;
—о температурных напряжениях;
знать :
—правила построения эпюр продольных сил и нормальных напряжений;
—закон распределения нормальных напряжений в поперечном сечении бруса;
—закон Гука;
—зависимости и формулы для расчета напряжений и перемещений;
—диаграммы растяжения и сжатия пластичных и хрупких материалов;
—порядок расчетов на прочность при растяжении и сжатии; уметь:
—проводить испытания материалов на статическое растяжение и сжатие;
—строить эпюры продольных сил и нормальных напряжений;
—проводить расчеты на прочность и жесткость статически определимых брусьев при растяжении и сжатии.
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 поперечных сечений 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. Статически неопределимые системы.
Литература 1, с. 219...244; 2, с. 24... 103
Практические занятия №3
Лабораторная работа №2, №3
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 и 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 напряжения рабочее, предельное, допускаемое и от каких факторов они зависят?
17.Можно ли оценить прочность детали, указав только величину максимальных рабочих напряжений?
18.В каком случае вес конструкции будет меньше:
а) конструкция выполнена из стали марки Ст5;
б) конструкция выполнена из стали 40ХН?
19.Как изменится вес конструкции, если ее выполнить с меньшим запасом прочности?
20.Диаметр стержня, работающего на растяжение, изменили в два раза. Во сколько раз изменится напряжение?
21.Какие системы называются статически неопределимыми? Приведите примеры статически неопределимых систем при растяжении (сжатии).
22.Как раскрывается статическая неопределимость системы?
23.Две трубки, выполненные из алюминия и стали, жестко заделаны и
нагреты до температуры ∆t В какой из них возникнут большие напряжения ?
24.Выведите формулу для определения нормальных и касательных
напряжений в наклонных сечениях бруса, работающего на растяжение.
Дата добавления: 2018-09-23; просмотров: 350; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!