Инженерная механика (стр. 1 )

Министерство образования и науки Республики Казахстан

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Д. Серикбаева

ИНЖЕНЕРНАЯ МЕХАНИКА

Конспект лекций для студентов специальностей

5В072500 - «Технология деревообработки и изделий из дерева»,

5В073000 - «Производство строительных материалов,

изделий и конструкций»

Усть–Каменогорск

2013

УДК 539.3/.6 (075.8)

Инженерная механика. Конспект лекций для студентов специальностей 5В072500 - «Технология деревообработки и изделий из дерева», 5В073000 - «Производство строительных материалов, изделий и конструкций». – Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2013.- 85с.

В конспекте лекций изложены основные понятия и исходные положения сопротивления материалов, основы расчета и проектирования. Рассмотрены простейшие виды деформаций и методы расчета на прочность и жесткость при растяжении, сжатии, изгибе, сложном сопротивлении прямого бруса; статически определимые и неопределимые системы, динамическое действие нагрузок, теория напряженно-деформированного состояния, а также устойчивость прямого бруса при продольном сжатии.

Утверждено методической комиссией архитектурно-строительного факультета

Протокол № _____ от ______________2013 г.

© Издательство ВКГТУ

им. Д. Серикбаева, 2013

Содержание

Введение ……………………………………………………………………….	6
Сокращения ……………………………………………………………………	8
1 Основные положения сопротивления материалов………………………...	9
1.1 Исходные понятия, требования к деталям и конструкциям и виды расчетов в сопротивлении материалов ………………………………………	9
1.2 Основные гипотезы и допущения ……..………………………………	9
1.3 Виды деформаций и нагрузок …………………………………………	10
1.4 Формы элементов конструкций ……………………………………….	12
2 Геометрические характеристики поперечных сечений стержней…...…...	13
2.1 Статические моменты, центр тяжести и моменты инерции.…………	13
2.2 Моменты инерции относительно параллельных осей...……………...	15
2.3 Изменение моментов инерции при повороте координатных осей…..	15
2.4 Определение направления главных осей инерции. Главные моменты инерции ……………………………………………………………...	16
3 Основные положения. Нагрузки внешние и внутренние. Метод сечений. Напряжения…………………………………………………………………….	17
3.1 Основные понятия. Внешние и внутренние силы…………………….	17
3.2 Метод сечений..………... ………………………………………………	18
3.3 Напряжения …………………………………………………………..	19
4 Механические характеристики материала при растяжении и сжатии..	21
4.1 Напряжения при растяжении и сжатии ……………………………….	21
4.2 Определение деформаций ……………………………………………...	22
4.3 Условие прочности ……………………………………………………..	23
4.4 Испытание материалов на растяжение и сжатие. Диаграммы растяжения и сжатия. Предельные и допускаемые напряжения. Виды расчетов на прочность ………………………………………………………...	24
4.5 Статически неопределимые системы …………………………………	27
5 Изгиб прямых стержней …………………………………………………….	29
5.1 Общие понятия об изгибе балок ……………………………………….	29
5.2 Внешние и внутренние силы при изгибе. Дифференциальные зависимости между М, Q и q………………………………………………….	29
5.3 Основные типы балок и опорных связей. Определение опорных реакций ………………………………………………………………………...	32
5.4 Построение эпюр моментов и поперечных сил в балках ……………	34
5.5 Некоторые особенности построения эпюр изгибающих моментов и поперечных сил ………………………………………………………………..	35
6 Изгиб. Нормальные напряжения при изгибе. Расчеты на прочность…….	36
6.1 Деформации при чистом изгибе ……………………………………….	36
6.2 Расчет на прочность при изгибе ……………………………………….	38
6.3 Рациональные сечения при изгибе …………………………………….	39
7 Понятие о касательных напряжениях при изгибе. Линейные и угловые перемещения при изгибе ……………………………………………………...	40
7.1 Поперечный изгиб. Внутренние силовые факторы. Напряжения …..	40
7.2 Понятия о линейных и угловых перемещениях при изгибе. Метод начальных параметров ………………………………………………………..	41
8 Сдвиг (срез) и смятие ……………………………………………………….	44
8.1 Напряжения и деформации при сдвиге ……………………………….	44
8.2 Смятие. Допускаемые напряжения на смятие ………………………..	45
8.3 Практические расчеты на срез и смятие ………………………………	45
9 Кручение. Внутренние силовые факторы при кручении. Построение эпюр крутящих моментов …………………………………………………….	48
9.1 Основные понятия о кручении вала …………………………………..	48
9.2 Деформации и напряжения при кручении круглого бруса ………….	48
9.3 Гипотезы при кручении ……………………………………………….	50
9.4 Расчеты на прочность и жесткость при кручении ……………………	50
9.5 Эпюры крутящих моментов……………………………………………	51
10 Сложное сопротивление …………………………………………………...	53
10.1 Напряженное состояние в точке. Сложное деформированное состояние. Гипотезы прочности ……………………………………………...	53
10.2 Сочетание основных видов деформации …………………………….	56
10.3 Косой изгиб ……………………………………………………………	57
10.4 Внецентренное растяжение-сжатие ………………………………….	59
10.5 Совместное действие кручения и изгиба ……………………………	62
11 Устойчивость центрально-сжатых стержней …………………………….	64
11.1 Общие сведения ……………………………………………………….	64
11.2 Определение критической силы ……………………………………...	65
11.3 Критическое напряжение. Гибкость стержня. Пределы применимости формулы Эйлера …………………………………………….	65
11.4 Расчеты прямолинейных стержней на устойчивость ………………	67
12 Инерционное и ударное действие нагрузок ……………………………...	69
12.1 Понятие о динамических нагрузках ………………………………….	69
12.2 Ударное действие нагрузки …………………………………………..	69
12.3 Напряжения при движении конструктивных элементов с ускорением с учетом сил инерции …………………………………………...	71
13 Прочность при напряжениях, циклически изменяющихся во времени ..	74
13.1 Явление усталости …………………………………………………….	74
13.2 Виды циклов напряжений …………………………………………….	74
13.3 Предел выносливости. Кривая усталости …………………………...	76
13.4 Факторы, влияющие на пределы выносливости …………………….	76
13.5 Расчеты на сопротивление усталости ………………………………..	79
14 Основы механики разрушения ……………………………………………	80
14.1 Общие понятия ……………………………………………………….	80
14.2 Хрупкое разрушение …………………………………………………	81
15 Методы экспериментального исследования деформированного и напряженного состояния ……………………………………………………...	83
15.1 Испытание материалов и испытание конструкций ………………...	83
Литература …………………………………………………………………….	84

ВВЕДЕНИЕ

Сопротивление материалов является одной из основных общеобразовательных инженерных дисциплин и играет существенную роль в формировании инженера почти любой специальности. Особенно большое значение сопротивление материалов имеет для механических, машиностроительных и строительных специальностей.

Введение в учебные программы высших технических учебных заведений новых дисциплин, отражающих современное состояние науки и техники, при ограниченных сроках обучения привело к существенному сокращению количества лекционных часов по курсу сопротивления материалов. Восполнение появившихся в результате этого пробелов в знании студентами высших учебных заведений сопротивления материалов может быть достигнуто за счет самостоятельного изучения ими необходимых разделов этого очень важного для будущего инженера курса по представленному пособию.

Возникновение науки о сопротивлении материалов связывают с именем знаменитого итальянского ученого Галилео Галилея, проводившего опыты по изучению прочности, хотя истоки данной науки обнаруживаются в работах великого Леонардо да Винчи.

В 1678 году английский ученый Роберт Гук установил закон деформирования упругих тел, согласно которому деформация упругого тела пропорциональна действующему на него усилию. Этот закон является основным в теории сопротивления материалов.