Лекции по Сопромату. Подробный и полнейший конспект лекций по сопротивлению материалов
Скачать

Описание:

Сопротивление материалов – наука о прочности, жесткости и надежности элементов инженерных конструкций. Методами сопротивления материалов ведутся практические расчеты и определяются необходимые, как говорят, надежные размеры деталей машин, различных конструкций и сооружений.

Основные понятия сопротивления материалов опираются на законы и теоремы общей механики и в первую очередь на законы статики, без знания которых изучение данного предмета становится практически невозможным.

В отличие от теоретической механики сопротивление материалов рассматривает задачи, где наиболее существенными являются свойства деформируемых тел, а законы движения тела, как жесткого целого, не только отступают на второй план, но в ряде случаев являются попросту несущественными.

Содержание лекций по сопротивлению материалов

Введение и основные понятия
Структура модели прочностной надежности элементов конструкций

Метод сечений для определения внутренних усилий

• Метод сечений

Эпюры внутренних усилий при растяжении-сжатии и кручении

• Построение эпюры нормальных сил
• Построение эпюры внутренних крутящих моментов

Эпюры внутренних усилий при прямом изгибе

• Построение эпюр поперечных сил и внутренних изгибающих моментов при прямом изгибе
• Схема изгиба балки
• Изгиб двухопорной балки
• Двухопорная балка с равномерно распределенной нагрузкой

Понятие о напряжениях и деформациях

• Композиция вектора напряжения
• Композиция вектора перемещения
• Композиция линейной деформации
• Композиция угловой деформации
• Равновесное состояние бесконечно-малого параллелепипеда
• Компоненты тензора напряженного состояния

Свойства тензора напряжений. Главные напряжения

• Элементарный четырехгранник с компонентами напряженного состояния
• Параллепоэдр распределения экстремальных касательных напряжений

Плоское напряженное состояние

• Исходное плоское напряженное состояние
• Позиция главных напряжений
• Экстремальность касательных напряжений
• Плоская деформация

Упругость и пластичность. Закон Гука

• Одноосное напряженное состояние
• Плоская деформация сдвига
• Расчетная схема энергии деформации
• Линейный закон сопротивления
• Расчетная схема сдвигаемой энергии

Механические характеристики конструкционных материалов

• Характерные диаграммы растяжения
• Диаграмма истинных напряжений

Влияние различных факторов на механические характеристики материалов

• Влияние содержания углерода
• Влияние температуры окружающей среды
• Влияние температуры на упругие свойства
• Влияние температуры на пластические свойства
• Зависимость модуля упругости от температуры

Основные понятия теории надежности конструкций

• Вариабельность коэффициентов запаса

Прочность и перемещения при центральном растяжении или сжатии

• Концентрация напряжений
• Модели продольной и поперечной деформаций
• Ступенчатый брус
• Модели перемещений

Расчет статически неопределимых систем по допускаемым нагрузкам

• Расчетная схема статически определимой стержневой системы
• Расчет статически неопределимых систем по способу допускаемых нагрузок
• Расчетная схема однократно статически неопределимой стержневой системы
• Эквивалентная статически определимая система
• Динамика деформации в зависимости от нагрузочной способности системы

Учет собственного веса при растяжении и сжатии

• Подбор сечений с учетом собственного веса (при растяжении и сжатии)
• Расчетная схема бруса равного сопротивления
• Эквивалентный ступенчатый брус с приближением к модели бруса равного сопротивления
• Деформации при действии собственного веса
• Расчетная модель бруса с учетом собственного веса

Расчет гибких нитей

• Расчетная схема гибкой нити
• Фрагмент вырезанной части гибкой нити

Моменты инерции относительно параллельных осей

• Расчетная модель определения моментов инерции для параллельных осей
• Расчетная модель для определения моментов инерции для повернутых осей

Главные оси инерции и главные моменты инерции

• Расчетная модель для определения положения главных осей инерции
• Расчетная модель нахождения положения главных осей
• Пример расчета моментов инерции
• Наибольшее и наименьшее значения центральных моментов инерции

Прямой чистый изгиб стержня

• Связь внутреннего усилия и напряжения
• Модель чистого изгиба
• Фрагмент чистого изгиба бруса
• Распределение нормальных напряжений
• Конфигурации поперечных сечений бруса
• Модель изгиба хрупкого материала

Прямой поперечный изгиб стержня

• Связь усилий и напряжений
• Модели прямого поперечного изгиба
• Расчетная модель поперечного прямого изгиба
• Расчетный элемент бруса
• Фрагмент расчетного элемента бруса
• Распределение касательных напряжений по контуру прямоугольного сечения
• Распределение нормальных и касательных напряжений по контуру сечения
• К сравнительной оценке модулей напряжения
• Распределение нормальных напряжений в симметричных сечениях
• Распределение напряжений несимметричного профиля сечения балки
• Используемые профили сечений: двутавр, швеллер, неравнобокий уголок, равнобокий уголок
• Замкнутые сварные профили

Составные балки и перемещения при изгибе

• Расчетные схемы составных балок: несвязанная конструкция, связанная сварная конструкция
• Расчетная схема определения перемещений при изгибе
• Примеры граничных условий: двухопорная, консольная балки
• Расчетная схема балки, содержащая n углов

Напряжения и деформации при кручении стержней кругового поперечного сечения

• Связь крутящего момента с касательными напряжениями
• Иллюстрация положительного и отрицательного крутящего момента
• Иллюстрация кручения: исходное и деформированное состояния
• Расчетная модель определения касательных напряжений
• Распределение касательных напряжений при кручении
• Распределение напряжений для кольцевого сечения
• Распределение исходных касательных и главных напряжений

Практические примеры расчета на сдвиг. Заклепочные соединения

• Понятие о сдвиге. Расчет заклепок на перерезывание
• Расчетная схема заклепочного соединения
• Силы, действующие на заклепочное соединение
• Расчетная модель действия нормальных напряжений

Расчет заклепок на смятие и листов на разрыв

• Передача давлений на стержень заклепки
• Соединение с накладками: расчетная схема, действующие усилия
• Расчетная модель листа на разрыв
• Практические рекомендации по расположению заклепок в соединении

Расчет сварных соединений

• Технологическая схема сварки
• Таблица. Допускаемые напряжения при сварке
• Расчетная схема сварного соединения
• Расчетная схема косого сварного соединения
• Сварное соединение внахлестку: технология, расчетная схема
• Сварное соединение торцевыми швами
• Соединение фланговыми швами и его разрушение
• Комбинация фланговых и прорезных швов

Косой изгиб призматического стержня

• Модели изгиба балки: расчетная схема, линейное и нелинейное сопротивления
• Расчетная модель косого изгиба бруса
• Связь нормального напряжения с внутренними изгибающими моментами
• Симметричные варианты сечений
• Расстановка знаков от действия моментов

Совместное действие изгиба и растяжения или сжатия

• Изгиб балки при действии продольных и поперечных сил
• Совместное действие изгиба и сжатия
• Сложение напряжений сжатия и изгиба
• Внецентренное сжатие или растяжение
• Расчетная схема бруса прямоугольного сечения

Ядро сечения при внецентренном сжатии

• Комбинации положения сжимающей силы и нейтральной линии
• Ядро сечения для многоугольной формы поперечного сечения
• Динамика построения ядра сечения
• Построение ядра для прямоугольного сечения
• Динамика изменения напряжений при изменении эксцентриситета
• Ядро сечения для двутавра и швеллера

Совместные действия изгиба и кручения призматического стержня

• Расчетная схема изогнутого и скрученного вала
• Формирование результирующего изгибающего момента
• Напряженное состояние вала: эпюры напряжений, распределение напряжений
• Модель расчета напряжений при сочетании кручения, растяжения и изгиба

Расчет балок переменного сечения

• Расчетная схема балки равного сопротивления
• Определение деформаций балок переменного сечения

Расчет балки на упругом основании

• Общие понятия
• Расчетная схема балки на упругом основании
• Расчет бесконечно длинной балки на упругом основании, загруженной одной силой Р
• Расчетная схема балки бесконечной длины

Энергетические методы расчета деформаций

• Постановка задачи
• Вычисление потенциальной энергии
• Модель расчета потенциальной энергии при чистом изгибе
• Энергетическая модель поперечного изгиба
• Расчетная схема примера расчета потенциальной энергии при поперечном изгибе

Теорема Кастильяно

• Расчетная модель к теореме Кастильяно
• Обобщенная расчетная модель к теореме Кастильяно
• Примеры приложения теоремы Кастильяно
• Пример расчетной схемы для расчета перемещений

Теоремы о взаимности работ и Максвелла — Мора

• Расчетная схема к теореме о взаимности работ
• Теорема Максвелла—Мора
• Частная расчетная модель метода Максвелла — Мора
• Метод Верещагина
• Расчетная модель метода Верещагина
• Иллюстрация метода Верещагина: расчетная схема, грузовая эпюра, фиктивное состояние, эпюра моментов от единичного момента

Расчет статически неопределимых балок. Способ сравнения деформаций

• Общие понятия и метод расчета
• Схемы статически неопределимых балок
• Механизм появления дополнительных связей
• Исходная расчетная схема статически неопределимой балки
• Эквивалентная система
• Способ сравнения деформаций
• Расчет прогиба от исходной нагрузки и реакции
• Эпюры поперечных сил и внутренних изгибающих моментов

Применение вариационных методов

• Исходная и основная расчетные схемы
• Решение методом Мора и Верещагина
• Выбор лишней неизвестной и основной системы
• Расчетные схемы: заданная, основная, эквивалентная
• Динамика расчета по методу Верещагина: исходная схема, нагружение единичным моментом, грузовая эпюра, моментная эпюра, единичная эпюра моментов
• Общий план решения статически неопределимой задачи
• Определение деформаций статически неопределимых балок

Расчет статически неопределимых стержневых систем

• Связи, накладываемые на систему. Степень статической неопределимости
• Расчетная схема формы
• Расчетные схемы рамных конструкций: плоская, плоскопространственная, пространственная
• Схемы эквивалентных связей
• Плоская рама
• Классификационные признаки рам: кинематически неизменяемая, неопределимая внутренним образом, со снятием дополнительных связей
• Модель двух совпадших шарниров

Метод сил

• Пример стержневой рамы
• Некорректные преобразования заданной системы в основные по причине кинематической изменяемости, или статической определимости во всех узлах
• Пример расчета рамы по выбранной основной системе
• Интерпретация коэффициентов уравнений метода сил
• Суммарная эпюра изгибающих моментов

Расчет толстостенных цилиндров

• Расчетная схема толстостенного цилиндра
• Условия равновесия элемента кольца
• Геометрическая модель деформации элемента кольца
• Распределение напряжений по толщине цилиндра
• Динамика зоны текучести по толщине цилиндра
• Модель составного цилиндра после остывания
• Напряжения в сферических толстостенных сосудах
• Фрагмент сферического толстостенного сосуда

Расчет тонкостенных сосудов и резервуаров

• Фрагмент тонкостенного резервуара и его напряженное состояние
• Равновесие элемента тонкостенного резервуара
• Равновесие нижнего фрагмента тонкостенного резервуара

Расчет быстровращающегося диска

• Расчетная схема вращающегося диска
• Диск равного сопротивления
• Равновесие элемента диска равного сопротивления

Устойчивость сжатых стержней. Формула Эйлера

• Расчетная схема
• Аналогия понятия устойчивости из механики твердого тела
• Формула Эйлера для определения критической силы
• Расчетная схема в «задаче Эйлера»

Анализ формулы Эйлера

• Влияние способа закрепления концов стержня
• Расчетная схема стержня с жесткозакрепленным одним концом
• Расчетная схема с жесткозакреплеными торцами
• Потеря устойчивости стержня с одним жесткозакрепленным и другим шарнирно-опорным торцом

Пределы применимости формулы Эйлера

• Гиперболическая зависимость критического напряжения от гибкости стержня
• Полный график критических напряжений для строительной стали
• Проверка сжатых стержней на устойчивость
• Расчетная схема сжатой стойки

Прочность при циклически изменяющихся напряжениях

• Расчетная схема оси вагона
• Иллюстрация усталостной прочности
• Характерные признаки уталостного разрушения
• Характерные признаки усталостного разрушения рельсы
• Основные характеристики цикла и предел усталости
• Закон изменения главного напряжения во времени
• Симметричный и пульсационные циклы
• Виды пульсаций в циклах
• Модель усталостного испытания
• Зависимость числа циклов разрушения от максимального напряжения

Диаграмма усталостной прочности

• Реализация предельного напряжения
• Диаграмма усталостной прочности
• Область осуществимых циклов
• Область допустимых циклов с ограничениями на пластические деформации

Расчет коэффициентов запаса усталостной прочности

• Очаги концентрации местных напряжений: растяжение, изгиб, контактные напряжения
• Зона расчета номинального напряжения
• Определение коэффициента концентрации для полосы с отверстием с использованием графика
• Эффект концентрации местных напряжений для детали с отверстием и с выточкой
• Конструкция галтели и проставочных колец
• Конструкции разрушенных канавок в том числе в местах посадок
• График определения коэффициента качества состояния поверхности
• График определения масштабного коэффициента
• Коэффициент запаса усталостной прочности и его определение
• Диаграмма усталостной прочности

Основы вибропрочности конструкций

• Постановка задачи. Явление Резонанса
• Влияние резонанса на величину напряжений
• Расчетная схема неуравновешенного ротора машины
• Вычисление напряжений при колебаниях
• Динамическая модель колебаний системы с одной степенью свободы
• Амплитудно-частотные характеристики системы
• Учет массы упругой системы при колебаниях
• Расчетная схема колебаний подвешенного груза

Расчет динамического коэффициента при ударной нагрузке

• Расчетная схема ударного нагружения
• Общий прием вычисления динамического коэффициента при ударе
• Динамическая модель ударного нагружения

Расчет динамического коэффициента при ударной нагрузке

• Основные положения
  
• Расчетная схема ударного нагружения
  
• Общий прием вычисления динамического коэффициента при ударе
  
• Динамическая модель ударного нагружения
  

Загружено:

25 Jun 2009

Размер файла:

1,109.76 Kb

Скачано раз:

11187