Файл: Куликов, С. Я. Сопротивление материалов учеб. пособие.pdf

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

ВСЕСОЮЗНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Кафелра теоретической и технической механики

КУЛИКОВ с.я.

Утверждено в качестве учебною пособия методической комиссией

ВЗИПП

СОПРОТИВЛЕНИЕ

МАТЕРИАЛОВ

Москва -1973

машин на новых принципах работы, когда практический оп эксплуатации существующее машин может быть применен огр ченно нужны специальные исследолалия, в частности, иссле вание физико-механических СБОЙСТЕ формуемого продукта. При этой полная характеристика физико-механических свойств фо муемого продукта получается в результате реологических и следований, данные которых используются не только з те логии различных производственных процессов, но и при си расчете узлов и механизмов пищевых машин.

Учитывая это, в отдельной главе настоящего учебно пособия излагаются основы реологии, методы и приборы, п меняемые при физико-i- саничееккх испытаниях пищевых прод тов, а /акже показаны вопросы практического использования данных реологических исследований.

В учебном пособия также приведены решения наиболе характерных здач применительно к машинам и аппаратам пи вой и рыбной промышленности.

Исходя из того, что использование в народном хоз ве международной системы единиц измерения (СИ) происходи параллельно с прежней системой 11KFCC, автором в первой приведены основные данные о международной системе едини соотношения между ними. Некоторые задачи решены с иепол з. анием обоих систем единиц измерения.

3 данном учебном пособии нумерация параграфов, сор таблиц, рисунков и примеров в каждой главе курса являе самостоятельной. Например, рис.6.1 указывает шестой рисуно первой главы и т.д.

Почти в каждой главе представлено подробное решен задач ив конце всех глав указаны контрольные вопросы, торые служат в качестве самопроверки пройденного матери ла.

2

ГЛАВА I

§ I . I . Основные понятия и задачи науки о сопротивлении материалов

При проектировании машин и сооружений инвенеру пр ходиться встречаться со сложной конфигурацией некоторых лов и деталей,имеюпдах форму бруса,оболочки,пластинки и т.

Брус ( или стержень ) - тело, поперечные размеры торого малы по сравнению с длиной ( рис. I . I . a ) .

Ось бруса - линия, соединяющая центры тязести всех его поперечны сечений. 3 зависимости от формы оси брус монет бить прямолинейным или криволинейным.

Он мо?"?т иметь постоянное или переменное сечение вдоль оси.

Оболочка - тело, которое ограничено двумя криволин ными поверхностями, расстояние меяду которыми мало по с нению с двумя её другими размерами ( рис. I . I . 6)

Срединная поверхность оболочки представляет собой геометричес­ кое место точек, разноудаленных от обеих поверхностей её. Оболочка, у которой срединная поверхность является плоскостью, то такую оболочку называют пластинкой ( рис. I . I . в )

Рис. I.I.B

Элемент конструкции, у которого вое три размера ляются величинами одного порядка называется массивным те ( рис. I . I . г )

Рис. I . I . г

Горизонтальный ( или наклонный ) брус, работающий н изгиб называется балкой. Брус, работающий на кручение н вается валом.

В курсе "Сопротивление материалов" расчет конструк­ ций при действии на них реальных внешних нагрузок осу ляется с использованием расчетных схем. Существующая кон рукция, освобожденная от второстепенных особенностей, нос название расчетной схемы. В этом случае при составлени расчетной схемы конструкции устанавливают основные особен ности её, необходимые для расчета, отбрасывая при этом щественные особенности, которые не влияют на работу кон ции в целом.

Так, например, при расчете на прочность стального

5

В этом случав подъемный крюк и вес поднимаемого им гру можно рассматривать как жесткое целое и действие их на трос, сводится к оиле, приложенной на конце троса (рис*

С этой целью рассмотрим брус ( рис. 3.1. а ) ,

Рис. 3.1 а несущий тележку крана с грузом, где брус условно замен

его ось» с опорами, а через Pj и Р2 обозначены сосредото­ ченные силы, которые выражают усилия, передающиеся на бр колесами тележки. Они будут являться внешними нагрузками на брус ( если не учитывать собственный вес бруса рис.

6

Рис. 3.1. б Такое упрощение является закономерным, ТРК как размеры

площадки, по которой передается действие нагрузки на б малы по сравнению с длиной бруса. Но при этом учитыва фактические размеры поперечных сечений бруса и свойства материала, из которого он изготовлен.

Кроме того, при составлении этих схем вводятся и другие упрощения, касающиеся геометрии реальной конструк­ ции. Эти упрощения сводятся к приведению данной конструк ции к схеме бруса или пластины или к схеме оболочки.

Расчет колонн, балок перекрытия и т.д. производит таким образом, чтобы при действии заданных внешних наг зок была бы обеспечена их прочность, жесткость и усто вость* методы этих расчетов и излагав курс "Сопротивлен материалов".

Сопротивление материалов - наука о расчете элемен тов конструкции на прочность, жесткость и устойчивость.

Расчет на прочность - обеспечение наибольшей проч ности конструкции при наименьшем расходе материала.

Расчет на жесткость предусматривает определение т ких размеров конструкций, при которых перемещения не д ны превышать заданных весьма малых величия, допускаемых по условиям нормальной эксплуатации машин.

Расчет на устойчивость характеризуется тем, чтобы все элементы конструкции должны быть устойчивы, т.е. пр

7

действии на них внешних нагрузок они деформировались бы в таких пределах, чтобы характер их работы оставался неизменным.

Основными задачами курса сопротивления материалов являются:

1)выбор расчетной схемы конструкции;

2)по внешним нагрузкам, действующим на конструк­ цию, определяются внутреннее усилия;

3)по внутренним усилиям подбираются поперечные раз­ меры злемента конструкции или наоборот проверяют прочность заданных размеров элементов конструкций. При этом конструкция должна быть прочной, жестко устойчивой и экономичной.

Для осуществления этих задач широко используются оп ные данные и теоретические исследования. Результаты опыт данных дают возможность выявить механические свойства и чить поведение материала в условиях простейшего нагруже Кроме того, опытные данные используются для проверк основных расчетных формул и теоретических положений курс Знание физико-механических свойств материала дает возмож­ ность конструктору произвести правильный расчет проектиру мой машины. Так, например, знание указанных свойств пер рабатываемого пищевого сырья способствовало разработке и созданию высокопроизводительного технологического оборудова­ ния - поточно-механизированных линий по выработке пищевых

изделий.

При изучении курса сопротивления материалов широко используются основные методы и положения теоретической механики, математики, физики.

8

Краткий исторический обзор

Начало развития науки о сопротивлении материалов можно отнести к 1638 г., когда была издана книга итал кого ученого Галилея на тему: "Беседы и математические казательства, касающиеся двух новых отраслей науки". Им впервые были осуществлены и описаны опыты, связанные о гибом балок.

Дальнейший рост строительства и уяшиностроения от зился на развитии науки о сопротивлении материалов. Пр это развитие шло параллельно с развитием теоретической ханики, что ускорило разработку некоторых законов и по ний новой науки. Работы выдающихся ученых и инженеров же способствовали дальнейшему становлению науки о сопро лении материалов.

В 1660 году английским ученым Гуком был сформулир ван закон, устанавливающий связь между нагрузкой и деф цией, т.е. о пропорциональности деформаций и нагрузок в пределах упругих деформаций.

Большой вклад внесли в развитие науки и ученые страны. Следует отметить знаменитых -ченых Л.Эйлера и нулли - членов Петербургской академии наук. Бернулли ра ботал теорию колебаний упругих тел. Эйлером решена зада об устойчивости сжатых стержней. Журавским и Ясинским б проведены соответствующие работы, связанные с разработке" расчета стержней на прочность и на устойчивость сжатых стержней.

В начале XX века И.Г. Бубнов создал теорию прочно ти корабля, А.Н. Крылов, А.А. Ильюшин, Б.Г. Галеркин раз вили теорию пластичности, В.З. Власов создал теорию расч та тонкостенных оболочек.

После Октябрьской революции в нашей стране начал интенсивное строительство и бурное развитие машиностроен

9