- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗ МАТЕМАТИКИ
- •1.1. Прямоугольная декартова система координат
- •1.2. Понятие об абсолютно твердом теле и его степенях свободы
- •1.3. Элементы тригонометрии
- •1.4. Векторы
- •1.5. Инерциальная система отсчета
- •2. СТАТИКА
- •2. 1. Аксиомы статики
- •2.2. Теорема о переносе вектора силы вдоль линии действия
- •3. СИСТЕМА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ СИЛ
- •3.1. Приведение к равнодействующей системы параллельных сил, направленных в одну сторону
- •3.2. Приведение к равнодействующей двух сил, направленных в разные стороны
- •3.3. Пара сил
- •3.4. Правило рычага. Момент силы относительно точки
- •3.5. Распределенные силы
- •4. МОМЕНТ СИЛЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ЦЕНТРА И ОСИ
- •4.1. Момент силы
- •4.2. Приведение силы к заданному центру
- •4.3. Условия равновесия произвольной пространственной системы сил
- •4.4. Условия равновесия произвольной плоской системы сил
- •4.5. Вычисление реакций опор конструкций арочного типа
- •5. ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ
- •5.1. Центр параллельных сил
- •5.2. Центр тяжести твердого тела
- •5.3. Центр тяжести плоского сечения
- •5.4. Центры тяжести простейших тел
- •5.5. Методы вычисления центров тяжести тел
- •6. СИСТЕМА СХОДЯЩИХСЯ СИЛ
- •6.1. Приведение к равнодействующей силе
- •6.2. Условия равновесия системы сходящихся сил
- •6.3. Равновесие твердого тела под действием трех сил
- •7. КИНЕМАТИКА ТОЧКИ
- •7.1. Траектория, скорость, ускорение
- •7.2. Движение точки в плоскости
- •7.3. Простейшие движения твердого тела
- •8. ДИНАМИКА
- •8.1. Основные законы движения материальной точки
- •8.2. Две основные задачи динамики точки
- •8.3. Теорема об изменении кинетической энергии
- •8.4. Принцип возможных перемещений
- •8.5. Принцип Д’Аламбера. Силы инерции
- •9. ДЕФОРМИРУЕМОЕ ТВЕРДОЕ ТЕЛО
- •9.1. Общие сведения
- •9.2. Классификация нагрузок
- •9.3. Метод сечений. Виды сопротивлений бруса. Построение эпюр
- •10. ПОНЯТИЕ О НАПРЯЖЕНИИ И ДЕФОРМАЦИИ
- •10.1. Напряженное состояние в точке
- •10.2. Интегральные зависимости между внутренними силовыми факторами и напряжениями
- •10.3. Деформации и перемещения. Деформированное состояние в точке
- •11. ОСЕВОЕ РАСТЯЖЕНИЕ И СЖАТИЕ В ПРЕДЕЛАХ УПРУГОСТИ
- •11.1. Основные понятия и зависимости. Условия прочности
- •11.2. Перемещения. Эпюра перемещений. Условие жесткости
- •11.3. Расчеты на прочность и жесткость
- •12. ПЛОСКИЕ СТЕРЖНЕВЫЕ ФЕРМЫ
- •12.1. Общая характеристика и классификация ферм
- •12.2. Методы расчета плоских ферм
- •13. ИЗГИБ БРУСА
- •13.1. Поперечный изгиб
- •13.2. Расчеты на прочность при изгибе
- •13.3. Перемещения при изгибе
- •13.4. Расчет балок на жесткость
- •14. ВНЕЦЕНТРЕННОЕ СЖАТИЕ ИЛИ РАСТЯЖЕНИЕ
- •14.1. Определения. Условия прочности
- •14.2. Ядро сечения
- •15. УСТОЙЧИВОСТЬ СЖАТЫХ СТЕРЖНЕЙ
- •15.1. Понятие об устойчивости
- •15.2. Продольный изгиб. Потеря устойчивости
- •15.3. Формула Эйлера для вычисления критической силы шарнирно закрепленного стержня
- •15.5. Критическое напряжение. Гибкость стержня
- •15.6. Продольный изгиб за пределом пропорциональности. Формула Ясинского
- •15.7. Диаграмма критических напряжений
- •15.8. Принципы рационального проектирования сжатых стержней
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
И. В. Богомаз. Механика
Выделим замкнутой кривой тело, равновесие которого определяем, отбросим гибкие связи и заменим их действие силами реакций связей (TA и TB), которые направлены вдоль нитей (трос, канат и т. д.) к точкам его подвеса (рис. 2.16, б.)
Вáнтовый мост – тип висячего моста, состоящий из одного или более пилонов, соединённых с дорожным полотном посредством прямолинейных стальных тросов – вантов. На рис. 2.17 представлена фотография вантового моста в Рио-Антирио (Греция).
В реальных строительных конструкциях деформации элементов должны быть малы, т. е. элементы строительных конструкций должны быть геометрически неизменяемыми под действием реальных внешних сил, конструкция должна приближаться к модели абсолютно твердого тела. Это требование выражает аксиома отвердевания.
Аксиома 6 (принцип отвердевания). Если деформируемое тело находится под действием некоторой системы сил в равновесии, то равновесие не нарушится, если это тело отвердеет, т. е. станет абсолютно твердым.
С помощью этой аксиомы устанавливается, в частности, связь между условиями равновесия внешних сил, приложенных к абсолютно твердому и реальному (деформируемому) телам. Из аксиомы следует, что условия равновесия, являющиеся необходимыми и достаточными для абсолютно твердого тела, являются необходимыми, но не достаточными для деформируемого тела. Достаточные условия равновесия деформируемых тел устанавливаются в курсах сопротивления материалов и теории упругости.
2.2. Теорема о переносе вектора силы вдоль линии действия
Теорема. Действие силы на твердое тело не изменится от переноса вектора силы вдоль своей линии действия.
Доказательство. Пусть в точке А твердого тела приложена
сила F (рис. 2.18, а). К этой силе добавим на ее линии действия систему сил, эквивалентную нулю, причем F = F ' = F '' (рис. 2.18, б).
64
2. Статика
а |
б |
в |
Рис. 2.18
Тогда система сил F и F′ согласно аксиоме 1 эквивалентна нулю,
и согласно аксиоме 2 ее можно отбросить. Останется одна сила F′′, равная заданной силе F , но приложенная в точке В тела (рис. 2.18, в).
Итак, сила F , приложенная в точке А, эквивалентна такой же силе F′′, приложенной в точке В, где точка В – любая точка, лежащая на линии
действия силы F .
Вектор, который можно прикладывать в любой точке линии действия, называют скользящим вектором. Сила, приложенная к абсолютно твердому телу, есть вектор скользящий. Таким образом, аксиома 1 равносильна допущению о том, что силы, действующие на абсолютно твердые тела, – скользящие.
Вектор силы можно перемещать вдоль ее линии действия.
65