Жесткость – способность тела сохранять свои геометрические размеры под действием внешних нагрузок

Жесткостьэто способность конструкции (или материала) сопротивляться деформированию.

Целью расчета на жесткость является определение нагрузок и размеров деталей,  при которых исключается возможность появления недопустимых с точки зрения нормальной работы конструкции деформаций.

Иногда деформация конструкции, отвечающей условию прочности, может воспрепятствовать нормальной ее эксплуатации. В этом случае говорят, что конструкция имеет недостаточную жесткость.

Напоминаю, что абсолютно твердых, недеформирующихся тел не существует. В теоретической механике вводили абстракции, т.е тела рассматривали как абсолютно твердые. Это было допустимо в силу того, что теоретическая механика занимается вопросами равновесия твердых тел или их движением под действием приложенных сил. Небольшие деформации при этом существенно не могут повлиять на результаты исследования. Однако, чтобы деформации были в реальных деталях действительно малы и не влияли на нормальную эксплуатацию необходимо, чтобы они обладали соответствующей жесткостью.

Пример мостовой конструкции.  Монтажная секция рис. 1.7  проезжей части с продольными и поперечными ребрами плиты таврового сечения. Балка жесткости вантового моста через Неву в Санкт - Петербурге.

Под устойчивостью понимают способность конструкции сохранять первоначальную форму упругого равновесия.

Равновесие элемента устойчиво если малому изменению нагрузки соответствует малое изменение деформации.

Примером может быть металлическая линейка, при увеличении сжимающей нагрузки она резко выпучивается в сторону.

Рисунок 1.8
Проблема устойчивости возникает, в частности, при расчете сжатых колонн. Может случиться так, что при критической нагрузке колонна, отвечающая и условию прочности, и условию жесткости, внезапно изогнется (потеряет устойчивость). Это может привести к разрушению всей конструкции.

Пример : потеря устойчивости стальной балки или колонны , т.е внезапное искривление длинных или тонких стрежней рис. 1.8.,  1.9.            

Рисунок 1.9
Прочностные и жесткостные качества элементов сооружений зависят от многих факторов: материала, размеров, характера возникающих деформаций и др.

Выносливость или циклическая прочность– способность материала противостоять усталости.

Усталость– процесс постепенного накопления повреждений под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению.

Надежность– свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Долговечность– свойство элемента или системы длительно сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при определенных условиях эксплуатации.

История

Первым другом человека был камень, из которого он строил жилища, крепостные стены, мосты. Камнем бросался во врага. Поэтому пришлось изучать камень.

Так возникла наука о телах абсолютно прочных и абсолютно твердых – теоретическая механика.

На каком-то этапе этих знаний было вполне достаточно.

Наука о сопротивлении материалов возникла в эпоху Возрождения, когда начала развиваться техника, мореплавание. Научные обоснования были необходимы для постройки крупных морских судов, мостов, гидротехнических сооружений и других сложных конструкций. Возникла необходимость заглянуть во внутрь деталей, предсказать гибкость и прочность деталей.

Основоположником сопротивления материалов считают итальянского ученого Галилео Галилея (1564-1642). Он первый изучал изгиб балок и ввел понятие напряжений. Однако фундаментом сопротивления материалов является закон, экспериментально найденный Робертом Гуком в 1660 году, устанавливающий связь между нагрузкой тела и деформацией.

Большой вклад в науку о сопротивлении материалов в XVIII веке внес действительный член Петербургской Академии наук Леонард Эйлер, что решил задачу об устойчивости сжатых стержней. В XIX веке мировую известность получили работы Д.И. Журавского и Х.С. Головина. Обогатили мировую науку работы Ф.С. Ясинского по устойчивости элементов конструкций, вызванные необходимостью изучения причин разрушения мостов.

Человек понял, что реальные предметы,  которые нас окружают он рассчитать и учесть все свойства до последней детали не может. Поэтому он начал их упрощать. И свел к трем основным фигурам.

 

Дата: 2019-02-02, просмотров: 191.