Строительная энциклопедия

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ СТРОИТЕЛЬСТВО

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Раздел: Дом. Быт. Техника. Строительство. Сельское и приусадебное хозяйство

— научная дисциплина, изучающая деформации и условия прочности тел, дающая общие основы для правильного назначения размеров элементов конструкций. Знание сопротивления материалов необходимо для обеспечения надежности конструкций любого назначения. В стр-ве сопротивление материалов приобретает особое значение в связи с большими размерами сооружений и величинами действующих на них сил.

Основы сопротивления материалов относятся к области прикладной физики, а по характеру решаемых задач сопротивление материалов входит в состав техннч. механики. По методу сопротивление материалов является экспериментально-теоретич. дисциплиной, сочетающей опыт с теоретич. выводами. Экспериментальные исследования по сопротивлению материалов, в отличие от аналогичных исследований в области физич. металловедения и подобных материаловедч. дисциплин, носят характер механич. испытаний, при к-рых не изучаются происходящие в материале структурные изменения.

Применение экспериментальных методов в сопротивлении материалов преследует двоякую цель: 1) изучение свойств материалов, проводимое при однородном напряженном состоянии на образцах простейшей формы; 2) исследование неоднородного напряженного состояния в деталях при моделировании реальных условий их работы. С помощью опытов первого вида изучаются как индивидуальные характеристики механических свойств материалов, так и общие закономерности, описывающие развитие деформаций и разрушений в зависимости от вида напряженного состояния, а также от скорости деформирования и темп-ры. Исследования 2-го направления служат для проверки правильности допущений, положенных в основу расчета, либо используются как способ прямого экспериментального решения задачи.

Для проведения экспериментальных исследований применяются машины, обеспечивающие требуемые условия нагруженпя образцов, и приборы, позволяющие с достаточной точностью измерять их деформации. Наибольшее распространение в лабораториях С. м. получили машины для испытаний на растяжение-сжатие, обычно приспособленные и для испытаний на изгиб. По той же схеме конструируется большинство пульсаторов, служащих для испытаний материалов на усталость. К оборудованию лабораторий сопротивление материалов относятся также прессы, машины для испытаний на кручение и копры для испытаний на удар. Лаборатории исследовательского типа располагают, кроме того, машинами для испытаний материалов при сложном напряженном состоянии (создаваемом в тонкостенных трубчатых образцах путем наложения действия продольной силы, крутящего момента и внутр. давления) и стендами для изучения несущей способности элементов конструкций при разных видах нагруженпя. В строит, деле большую роль играют также натурные испытания, проводимые путем измерения деформаций как в процессе возведения сооружений и пробном их нагружении, так и в дальнейшем при их эксплуатации. Значение натурных испытаний состоит не только в возможности получения вполне реальной оценки данного сооружения, но и в тех общих выводах о роли масштабного фактора, к-рые удается получить на основе сравнения с результатами лабораторных испытаний.

Для измерения деформаций служат разнообразные механич., оптико-механич., электрич. и пневматич. тензометры (см. Деформаций измерения). Приборы такого рода позволяют производить измерения только на поверхности конструкции. Однако в большинстве случаев именно у поверхности и располагаются участки, к-рые находятся в наихудших условиях и потому представляют наибольший интерес. Поскольку у поверхности 3 составляющих напряжения (одно нормальное и два касательных) равны нулю, для оценки напряженного состояния в окрестности к.-л. точки поверхности достаточно измерить вблизи этой точки деформации только по 3 направлениям (напр., с помощью тензометров, установленных по сторонам равностороннего треугольника). При значит, неоднородности напряженного состояния, особенно при изучении концентрации местных напряжений, требуется применение достаточно крупных моделей и малобазных тензометров, одновременно обеспечивающих большое увеличение измеряемой деформации. Чувствительность нек-рых современных тензометров оценивается величинами порядка 0,01 микрона и выше, но они требуют обеспечения особо тщательной температурной компенсации и исключения влияния др. возможных побочных факторов. С развитием пластич. деформаций, ввиду их значит, размеров, применяемая аппаратура может быть значительно упрощена.

В отличие от теории упругости, пользующейся строгими математич. приемами решения задач, в С. м. развиваются приближенные теоретнч. методы, использующие кинематич. или статич. гипотезы, простейшим примером к-рых является допущение о сохранении плоской формы поперечных сечений в изогнутых стержнях. К такого рода гипотезам относятся допущения о сохранении линейности нормалей в теории пластин и оболочек, об одинаковой форме деплаиации сечений в условиях чистого и изгибного кручения, о равномерности распределения изгибных касат. напряжений по толщине стенки стержня и т. д. В большинстве случаев такие гипотезы оказываются достаточно близкими к действительности не только при упругом, но и при упруго-пластическом деформировании.

Элементарная теория сопротивления материалов обычно рассматривает лишь разные виды деформации стержней (см. Растяжение-сжатие, Кручение, Изгиб, Сложное сопротивление), причем ограничивается стадией, для к-рой справедлив принцип наложения, или,иначе, допущение о независимости действия сил, предполагающее линейность соотношений между перемещениями и силами.

Более сложными и вместе с тем достаточно важными для практики являются нелинейные задачи сопротивления материалов, к-рые нельзя решать на основе указанного допущения. Нарушения линейности связи между перемещениями и силами могут быть обусловлены двумя причинами: отклонениями поведения материала от закона Гука (т. е. от линейной зависимости между деформациями и напряжениями) и развитием значит, перемещений, к-рые, внося геометрич. изменения в состояние системы, заметно изменяют как условия равновесия между внутр. усилиями и нагрузкой, так и характер влияния деформаций различных элементов тела на развитие перемещений. Примером первого случая может быть упруго-пластический поперечный изгиб толстого короткого бруса. Прогибы такого бруса, оставаясь малыми по сравнению с его размерами и не внося заметных изменений в его конфигурацию, тем не менее нарастают быстрее, чем нагрузка. Примером второго случая может служить поперечный изгиб тонкого длинного стержня, к-рый в пределах упругого состояния материала способен давать перемещения, сравнимые с его длиной.

Трудность получения решений, позволяющих достаточно полно описывать явления нелинейного деформирования конструкций, заставляет искать более простых путей получения оценки их несущей способности. Одним из способов является оценка несущей способности по предельному упругому состоянию. На ' этой основе строятся расчеты но допускаемым напряжениям. Однако указанный способ, особенно при учете местных напряжений, обычно ведет к весьма значит, занижению реаль- йой несущей способности конструкций, т. к. пики напряжений, определенные при допущении полного отсутствия у материала упругих несовершенств, оказываются в действительности сглаженными даже при хрупком материале (см. Хрупкость), а при возникновении пластических деформаций (см. Пластичность) характер распределения напряжений становится совсем иным. В последнем случае значительно более близкой к действительности оказывается оценка несущей способности конструкции по предельному состоянию, к-рое определяется возможностью нарастания перемещений без увеличения нагрузки при практически равномерном распределении интенсивности напряжений в местах развития больших пластических деформаций.

Особый круг задач возникает при оценке сопротивления конструкций динамическим нагрузкам и длительной прочности их в условиях медленно протекающих процессов в материале: ползучести, усадочных деформаций (в вяжущих веществах, а также и снижения прочности при действии переменных нагрузок. В этой области большую роль играют опытные данные. Результаты экспериментальных исследований и приближенные расчеты элементов конструкций в указанных условиях см. в статьях Динамика сооружений, Динамическая устойчивость, Удар.

Лит.: Беляев Н. М., Сопротивление материалов, 14 изд., М., 1965; Смирнов А.Ф. [и др.], Сопротивление материалов, М., 1961; Работнов Ю. Н., Сопротивление материалов, М., 1962.

Сопротивление материалов. Сведения по сопротивлению материалов

Сопротивление материалов — наука о прочности и деформируемости элементов (деталей) сооружений, машин и механизмов. … деформацию. Твердость — способ. ность материалов сопротивляться проник.

ИЗГИБ в сопротивлении материалов

Сопротивление материалов — наука о прочности и деформируемости элементов (деталей) ... Изгиб бруса под действием сил и моментов, лежащих в одной плоскости

ПРОЧНОСТЬ -... предел прочности при сдвиге, истинное сопротивление...

Это позволит многократно увеличить прочность материалов. … Лит.: Филоненко-Бородич М. М. [и др.], Курс сопротивления материалов, 4 изд., М., 1955—56; Ильюшин А. А., Ленский В. С...

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. Строительные материалы

Г. Механические свойства. 1. прочность. Свойство материала сопротивляться разрушениям под … Сопротивлением удару называется способность материала сопротивляться ударным воздействиям.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. Основные свойства строительных...

Твердость — способность материала сопротивляться прониканию в него другого брлее твердого тела. … Сопротивление материала истиранию определяют на кругах истирания или пескоструйным...

Справочник мастера строителя

... Закон Гука. прочностью, твердостью, истираемостью, сопротивлением...

Сопротивление материалов механическому разрушению характеризуется их прочностными свойствами … Прочность - способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению...

Механические свойства твердых тел - твердые и мягкие тела, вязкие и...

Если материал может сопротивляться проникновению в него других тел, то он тверже, чем другие. Под твердостью понимают сопротивление материала, которое он создает при вдавливании или...

... механические свойства, характеризующие прочность материала...

Сопротивление усталости при повышении темп-ры снижается, однако в меньшей мере, чем длительная … Механические свойства отражают способность материала сопротивляться силовым, тепловым...

СТРОЙМАТЕРИАЛЫ: Механические свойства стройматериалов

Механические свойства отражают способность материала сопротивляться силовым, тепловым, усадочным или … Механические свойства материалов детально изучаются в курсе сопротивления материалов.

Шкала твердости Мооса

Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузки. … Сопротивление истиранию определяют для материалов, предназначенных для полов...