Виды нагрузок и основных деформаций

В процессе работы машин и сооружений их узлы и детали воспринима­ют и передают друг другу различные н а г р у з к и, 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 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 называются нагрузки, характеризующиеся бы­стрым изменением во времени их значения, направления или места при­ложения.

К динамическим относятся ударные, внезапно приложен­ные 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 маховика.

Следует помнить, что в число внешних сил, принимаемых во внима­ние 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) с д в и г — 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) и з г и б — на изгиб работают балки, оси, зубья зубчатых колес и другие элементы конструкций.

Очень часто элементы конструкций подвергаются действию нагру­зок, вызывающих одновременно несколько основных деформаций.