1.4. Внутрішні зусилля

Зовнішнє навантаження викликає появу внутрішніх сил у елементах конструкції. Під внутрішніми силами ми будемо мати на увазі сили взаємодії між окремими елементами конструкції чи їхніми частинами. При цьому будемо вважати, що до навантаження тіла вони були відсутні. Внутрішні сили прийнято визначати методом перерізів.

Розглянемо рівновагу деякого елемента конструкції, на який діє система зовнішніх сил. Умовно розсічемо елемент поперечним перерізом. Сили взаємодії частин елемента будуть рівні за величиною і протилежні за напрямом. При цьому для кожної окремої частини тіла, що також повинні знаходитися в рівновазі, вони є зовнішніми, а для всього елемента -внутрішніми.

Зовнішні навантаження, які діють на частину елемента урівноважуються внутрішніми силами в перерізі. Зведемо систему внутрішніх сил до головного вектора R (Nx,Qy,Qz) й головного моменту

M(Mx = Мкр ,My,Mz) (рис. 1.1).

Таким чином, взаємодія будь-яких двох частин елементів конструкції цілком визначаються шістьма складовими, котрі називаються внутрішніми силовими факторами:

Nx - подовжня сила;

Qy, Qz - поперечні сили;

Мкр, - момент, що крутить;

My, Mz - згинальні моменти.

По аналогії розрізняють види навантаження.

Розтяг-стиск виникає, у випадку, коли з усіх внутрішніх силових факторів ненульовою буде тільки подовжня сила. Згин прямої балки відбувається в тому випадку, коли на неї діють зосереджені моменти чи зовнішні сили, перпендикулярні осі балки. У цьому випадку з усіх внутрішніх силових факторів в перерізі виникає тільки згинальний момент й поперечна сила. Кручення виникає при дії на вал зовнішніх сил, які утворюють момент, що крутіть щодо осі вала. У цьому випадку з усіх внутрішніх силових факторів в перерізі буде тільки момент, що крутить. Деформація зсуву виникає, коли зовнішні сили зміщають два рівнобіжних плоских перетини відносно один одного при незмінній відстані між ними. У цьому випадку у внутрішніх перерізах виникають тільки поперечні сили.

У результаті одночасної дії на брус системи зовнішніх сил, окремі компоненти якої, викликають різні види деформування, загальна картина деформування буде більш складна, чим розглянуті вище прості види -розтяг і стиск, згин, крутіння і зсув. Багато елементів конструкцій, розрахункова схема, яких відповідає прямолінійному брусу, піддаються спільному впливу сил, що викликають різні види деформування: згин і розтяг-стиск, згин і крутіння, і інші сполучення розглянутих вище видів деформування. У цьому випадку при розрахунках розділяють різні види зовнішніх навантажень і розв'язують ці задачі окремо. Загальне рішення буде суперпозицією рішень окремих задач.

Внутрішні сили і моменти в різних перерізах того самого елемента конструкції в загальному випадку будуть різні. Як змінюються внутрішні силові фактори уздовж стержня прийнято показувати епюрами -графіками, вісь абсцис, якого відповідає з осі стрижня, а ординати відповідають величині силових факторів. Ці графіки будують за визначеними правилами:

Вісь епюри вибирають таким чином, щоб вона була рівнобіжна чи збігалася з віссю стержня.

Ординати відкладають у відповідному масштабі від осі епюри по перпендикуляру.

Штрихують епюри, лініями, перпендикулярними до осі.

Крім того, в поле епюри в колі ставлять відповідній знак зусилля.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я