Виды нагрузок и основных деформаций

В процессе работы машин и сооружений их узлы и детали воспринимают и передают друг другу различные нагрузки, т. е. силовые воздействия, вызывающие изменение внутренних сил и деформации узлов и деталей.

Силы, воспринимаемые элементами конструкций, являются либо массовыми, или объемными (силы тяжести, силы инерции), либо поверхностными силами контактного взаимо­действия рассматриваемого элемента с соседними элементами или прилегающей к нему средой (например, пар, воздух, жидкость).

В теоретической механике мы установили, что поверхност­ные нагрузки бывают сосредоточенными или распреде­ленными.

В зависимости от характера действия нагрузки подразде­ляют на статические и динамические.

Статическими (рис.4.3,а)называются нагрузки, числовое значение, направление и место приложения которых остаются постоянны­ми или меняются медленно и незначительно. Таким образом, можно полагать, что при передаче статических нагрузок все части конструкции находятся в равновесии.

Пример статической нагрузки — сила тяжести сооружений.

Динамическими (рис.4.3,в) называются нагрузки, характеризую­щиеся быстрым изменением во времени их значения, направле­ния или места приложения.

К динамическим относятся ударные, внезапно прило­жение и повторно-переменные нагрузки. Ударные нагрузки возникают, например, при ковке металла или забивке свай; примером внезапно прилагаемой нагрузки является давление колеса, катящегося по рельсу; повторно-переменные нагрузки испытывают, например, детали кривошипно-ползунного механизма паровой машины. К динамическим относятся также инерционные нагрузки, например силы инерции в ободе вращающегося

рис.4.3 маховика.

1 Повторно – переменные нагрузки (рис.4.3, б) многократно меняют значение или значение и знак. Действие таких нагрузок вызывают усталость металла.

Следует помнить, что в число внешних сил, принимаемых во вниманию при расчете конструкций, входят не только активные силы, но также реакции связей и силы инерции (при движении с достаточно большим ускорением).

Далее перейдем к рассмотрению основных деформаций. Из практики известно, что в процессе эксплуатации элементы конструкций испытывают следующие основные деформации:

1) растяжение; эту деформацию испытывают, например, канаты, тросы, цепи, шток протяжного станка;

2) сжатие; на сжатие работают, например, колонны, кирпичная кладка, пуансоны штампов;

3) сдвиг; деформацию сдвига испытывают заклепки, болты, шпонки, швы сварных соединений. Деформацию сдвига, доведенную до разрушения материала, называют срезом. Срез возникает, например, при резке ножницами или штамповке деталей из листового материала;

4) кручение; на кручение работают валы, передающие мощность при вращательном движении. Обычно деформация кручения сопровождается другими деформациями, например изгибом;

5) изгиб; на изгиб работают балки, оси, зубья зубчатых колес и другие элементы конструкций.