- •1) Содержание и задачи курса см. История развития науки о прочности и ее связь с другими науками. Причины разрушения конструкций.
- •2) Схематизация в курсе см. Реальный объект и расчетная схема. Основные допущения, гипотезы. Типовые схемы конструкций. Классификация внешних нагрузок.
- •4) Эпюры внутренних усилий и порядок их построения.
- •5) Дифференциальные зависимости между q и n, Mz и m, Qy и Mx. Вывод этих зависимостей и применение.
- •6) Правила контроля и построения эпюр. Статическая проверка: части бруса, вырезанного элемента и вырезанного узла.
- •7) Понятие о напряжении. Вывод формул. Полное напряжение в точке на данной площадке и его составляющие (компоненты). Напряженное состояние в точке.
- •8) Интегральная зависимость между внутренними силовыми факторами. Вывод.
- •2 1. Диаграмма растяжения чугуна. Характер деформирования и разрушения образца. Характеристики прочности и упругости.
- •2 2.Диаграмма сжатия древесины вдоль и поперек волокон. Характер деформирования и разрушения. Характеристики прочности.
- •23. Влияние различных факторов на механические характеристики материалов: скорости нагружения, температуры, термической обработки, технологических факторов, радиации.
- •31. Зависимость между моментами инерции относительно параллельных осей.
- •36) Общий прядок определения главных центральных моментов инерции. Пример:
1) Содержание и задачи курса см. История развития науки о прочности и ее связь с другими науками. Причины разрушения конструкций.
СМ – учебная дисциплина, в которой изучаются практические методы расчета на прочность, жесткость и устойчивость с учетом долговечности и экономичности.
Основные положения СМ опираются на законы и теоремы общей механики и в первую очередь статики, но в отличие от теоретической механики, которая базируется на гипотезе об абсолютно твердом теле, в СМ рассматриваются деформируемые тела.
Прочность – способность конструкций не разрушаться под действием внешних сил.
Жесткость – способность конструкций сопротивляться деформированию под действием внешних сил.
Устойчивость – способность конструкций сохранять форму под нагрузкой.
Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособное состояние при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
Проведение расчетов на прочность, жесткость, устойчивость, долговечность, как правило, осуществляется на стадии проектирования конструкций и сооружений. Основные задачи сводятся:
1) к установлению оптимальных размеров и форм элементов конструкций;
2) к выбору конструкционных материалов, обеспечивающих надежность конструкции.
СМ носит экспериментально-теоретический инженерный характер, а развитие тесно связано с развитием техники и практической деятельностью человека. На первых порах осознание прочности было интуитивным. Со временем накапливались знания, учитывались ошибки и удачи. Одним из первых теоретиков строительства является римский архитектор и инженер Марк Витрувий. Его труд «Десять книг об архитектуре» является первой энциклопедией строительного дела. Первые научно обоснованные эксперименты были поставлены Леонардо да Винчи (1452-1519), который исследовал поведение балок при изгибе и изучал прочность строительных материалов. Галилео Галилей (1564-1642) положил начало науке о сопротивлении материалов, сведя вопросы, связанные с прочностью и разрушением, в одну область знания. Галилей создал первые приборы для испытания материалов и разработал методы испытаний на растяжение и изгиб. Роберт Гук (1635-1703) сформулировал в 1676 г. закон деформирования упругих тел. Гук заключил: «Каково удлинение, такова и сила», или в современной трактовке: «Деформация пропорциональна нагрузке». Но в начале 19 в. наука о прочности приобретает теоретический характер. Труды Навье (17851836), Лямэ (1797-1886) и других углубили теоретические знания и заложили тот фундамент, на котором выросла теория МДТТ. В этот период были сформулированы основные допущения (гипотезы) и даны расчетные уравнения. Наука интересовалась прочностью материалов, но еще не давала ответа на вопрос о том, как рассчитывать сооружения. Вклад российских ученых в СМ. В первую очередь следует назвать имя Эйлера (1707-1783), занимавшегося расчетом сжатых стержней на устойчивость. Журавский (1821-1891) получил формулу для определения касательных напряжений при изгибе, которой пользуются и в настоящее время. Ясинскuй (1856-1899) занимался проблемой устойчивости упругих систем и дал наиболее полное обоснование расчетов на устойчивость. В начале 20 в. появляются работы профессора Бубнова (1872-1919), академика Крылова (1863-1945) и других, посвященные разработке расчетных методов для решения задач сопротивления материалов. В настоящее время МДТТ завершила свое научное формирование и идет процесс более глубокого исследования уже наметившихся путей развития. Особо следует остановиться на механике разрушения (МР), которая возникла в 1950-70-х годах. Причем, если границы других ветвей МДТТ определились достаточно четко, то этого не скажешь в отношении МР.
СМ не является обособленной наукой, она тесно связана с общей механикой, математикой, физикой твердого тела, материаловедением и технологией металлов.
К механике деформируемых твердых тел, кроме СМ и МР, относятся и другие дисциплины, такие как математическая теория упругости, строительная механика машин и конструкций, теория инженерных сооружений, теории пластичности и ползучести и ряд других. Различие между СМ и этими дисциплинами заключается, в первую очередь, в подходе к решению задач.
Математическая теория упругости изучает вопросы поведения деформируемых тел в более точной постановке. Поэтому при решении задач приходится во многих случаях обращаться к сложному математическому аппарату, что ограничивает возможности практического использования методов теории упругости, но при этом достигается большая полнота анализа изучаемых явлений. На этой основе выделяются как самостоятельные ветви теории упругости - теории пластин, оболочек, стержневых систем.
В рамках теорий пластичности и ползучести рассматриваются вопросы прочности в условиях больших деформаций с учетом влияния повышенных температур. На основе общих положений СМ созданы новые разделы науки о прочности, имеющие конкретную практическую направленность. Сюда относятся строительная механика, теория надежности технических систем, теория прочности сварных конструкций, динамика и прочность инженерных систем и сооружений.
Разрушения стальных конструкций начали наблюдаться с середины 19 в. Во Франции разрушился мост, по которому шли в ногу несколько сотен солдат. В Англии при сильной буре обрушился 13-пролетный мост, по которому шел поезд. В России в конце 1970-х годов произошло обрушение уникального сооружения-корпуса технологического оборудования диаметром более 200 м и высотой более 120 м (г. Истра, Московская обл.) вследствие комплекса факторов: значительных отступлений от проектной документации, нарушений технологии строительства и т. д.
Статистические данные об отказах строительных металлоконструкций указывают на следующие основные причины: ошибки, допущенные в проектах 27%; несоответствие примененной марки стали характеру нагружения и температурным условиям 11%; дефекты заводского изготовления конструкций 30%; нарушение при эксплуатации конструкций расчетных схем, установленных для элементов, и превышение допустимых нагрузок 14%; несовершенство действующих норм и правил проектирования и изготовления металлоконструкций 6%; комплекс других причин 12%.
Наибольшее количество отказов связано с потерей общей или местной устойчивости (-35%), хрупким разрушением основного металла (-20%) и разрушением сварных соединений (-22%).