о з прагненням матеріалу зберігати свій первісний стан. Внутрішні силові фактори можуть бути статичними, коли вплив сили або моменту сил не змінюється протягом часу, і динамічними, коли силові фактори змінюються в часі. Залежно від площі поверхні дії, сили ділять на концентровані (прикладені до точки або малої поверхні деталі) і розподілені по об'єму поверхні або довжині деталі. br/>В
а) б)
Ріc. 2.2
Зовнішні сили Fi задаються з умов експлуатацій, або визначаються рівняннями рівноваги для даної деталі. У той же час внутрішні зусилля Qi визначаються з використанням методу перерізів, який зводиться до того, що деталь подумки розтинають на частини, і розглядається виділена частина в рівновазі під дією зовнішніх і внутрішніх сил (Мал. 2.2, а). Оскільки вся деталь знаходиться в рівновазі, то і виділена частина цієї деталі знаходиться в рівновазі, що забезпечує взаємодію зовнішніх і внутрішніх силових факторів, при цьому внутрішні сили розглядаються у додатку щодо вибраних осей координат. Наприклад, горизонтальне рівновагу забезпечується комплексом зовнішніх і внутрішніх сил (Мал. 2.2, б), неопрокідиваніе обумовлюється моментом кручення Т - сумою моментів внутрішніх сил щодо осі 0z, умовою неповорота навколо осей 0х і 0у є сума моментів внутрішніх і зовнішніх сил щодо осі 0х і 0у відповідно. Таким чином, умова рівноваги описується шістьма рівняннями:
- поздовжнє рівновагу;
- поперечне рівновагу щодо осі 0у;
- поперечне рівновагу щодо осі 0у;
- умова неопрокідиванія;
- умова неповорачіванія навколо осі 0у;
- умова неповорачіванія навколо осі 0х;
Фізичний зміст методу перерізів зводиться до того, що рівновага виділеної ділянки розглядається під дією зовнішніх і внутрішніх силових факторів. Однак на практиці рідко використовують систему з шести рівнянь (пояснюється незручністю вирішення даної системи), тому зазвичай розглядають окремі випадки:
якщо N не дорівнює 0, всі інші силові фактори нульові, то це випадок стиснення або розтягування;
якщо Qx, Qy не рівні 0, то це випадок зрізу;
якщо Mz і Т не рівні 0, то це означає, що деталь схильна чистому кручення;
якщо Mуi (внутр.) і Mуi (зовн..) не рівні 0, тоді рівновагу забезпечує чистий вигин. p> На практиці частіше спостерігається випадок складного навантаження.
В
а) б)
Рис. 2.3
Наявність внутрішніх силових факторів призводить до того, що в перерізі виникає механічне напруження Р - питома сила, міра інтенсивності навантаження деталі (Мал. 2.3, а). Напруга Р визначається як векторна сума векторів всіх безперервно розподілених по перерізу внутрішніх сил, тобто Р - внутрішнє зусилля перетину. Питома величина p:
,
де А - площа поперечного перерізу деталі. p> Для зручності Р розкладається на проекції на основні осі:? - Нормальне напруження,? - Дотичне напруження (Мал. II.3, а). br/>
.
Розглянемо нагружение на похилій площадці (Мал. II.3, б). Величина напруги залежить від орієнтації перетину, так як величина площі перетину є функцією кута?: p>.
Так, для балки з площею А поперечного перерізу при дії деякої сили F напругу? одно:
,
де N - реактивна сила, тоді:
.
При розкладанні вектора? на проекції?? і??, отримаємо:
(II. 1)
. (II. 2)
Використовуючи формули (II. 1) і (II. 2), визначимо максимальні значення нормального (??) і дотичного (??) напруг. Очевидно, що?? максимально, якщо косинус кута? дорівнює одиниці, тоді? дорівнює нулю, тобто:
.
Аналогічно, при, тобто br/>
,
тобто всередині структури будь-якого матеріалу є безліч майданчиків, кожна з яких має свою напругу. Зразок такого матеріалу при руйнуванні В«скошуєтьсяВ» під кутом 45 Вє (Мал. II. 4). br/>В
Рис. 2.4
3. Розрахунок деталей на міцність
Одним з основних етапів розрахунку деталі на міцність є оцінка найбільш навантажується (небезпечного) перетину. Аналізується епюр розподілу внутрішніх силових факторів - сил, моментів. Для цього використовується аналіз залежності внутрішніх зусиль від довжини деталі. Вид епюра залежить від виду навантаження. p> Розтягування чи стиснення.
Розглянемо один з найпростіших видів навантаження - розтягнення (або стиснення) (Мал. 3.1, а). Рішення завдання починається з оцінки та визначення реакцій зв'язків за допомогою рівнянь рівноваги. Далі окремо розглядаються вантажні ділянки (ділянки з однаковим принципом навантажування), в яких визначаються внутрішні зусилля по довжині балки методом перерізів. <В
а) б)
Рис. 3.1
Для консольної балки в точці закладення реактивної силою є R, яка визначається з рівняння рівноваги: ​​
,
звідки:
.
Розглянемо 2 вантажних ділянки - I і II (Мал. 7, ...
