Внешние и внутренние силы. Метод сечений

Внешние нагрузки подразделяются на поверхностные (контактные) и объемные.

Внешние силы могут быть сосредоточенными и распределенными.

Сосредоточенная сила – сила Р, действующая на небольшой площадке и приложенная в какой-либо точке (рис. 24).

Рис. 24

Распределенная нагрузка – сила, действующая на некоторой сравнительно большой площади поверхности конструкции.

Равномерно распределенная нагрузка – нагрузка q, при которой интенсивность распределенной нагрузки постоянна по всей площади (или длине), на которую она действует (рис. 24).

Статическая нагрузка – нагрузка, которая непрерывно изменяется от нуля до вполне определенного значения и затем остается постоянной.

Динамическая нагрузка – нагрузка, величина которой резко изменяется в течение короткого промежутка времени.

Силы, которые препятствуют воздействию внешней нагрузке, но и стремятся восстановить тело в первоначальное состояние после прекращения действия внешних сил, называются внутренними силами или силами упругости.

Для определения внутренних сил используют метод сечений, суть которого состоит в следующем:

Рис. 25

1. Рассекаем брус плоскостью на две произвольные части (левую или правую, верхнюю или нижнюю) (рис. 25а).

2. Отбрасываем одну из частей бруса (левую или правую, верхнюю или нижнюю).

3. Заменяем действие отброшенной части на оставшуюся внутренними силами и изображаем их в поперечном сечении (рис. 25б).

Все внутренние силы можно привести к двум силовым факторам к главному вектору и главному моменту.

R = ΣF_i – главный вектор

M = ΣM_i – главный момент.

Разложим главный вектор и главный момент системы сил по осям координат.

R_x = ΣF_ix = Q_x

R_y = ΣF_iy = Q_y

M_x = ΣM_x (F_i)

M_y = ΣM_y (F_i)

Mz = ΣM_z (F_i)

Составляем уравнения равновесия и определяем внутренние силы в сечении бруса.

1. ΣF_ix + Q_x = 04. ΣM_x (F_i) + M_x = 0

2. ΣF_iy + Q_y = 05. ΣM_y (F_i) + M_y = 0

3. ΣF_iz + N_z = 0 6. ΣM_z (F_i) + M_z = 0

Решаем эти уравнения и находим внутренние силы Q_x, Q_y, N_z, M_x, M_y, M_z.

Радиусом инерции площади поперечного сечения называется величина, которая, будучи возведена в квадрат и умножена на площадь поперечного сечения, дает момент инерции площади сечения.

Гибкостью стержня называется отношение приведенной длины стержня к минимальному радиусу инерции:

Критическое напряжение

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Сформулируйте основные законы и задачи динамики.

2. Что такое силы инерции?

3. Как определяется работа и мощность?

4. Как определяется коэффициент полезного действия (КПД)?

5. Внешние и внутренние силы. Метод сечений.