Что такое сопромат

Сопротивление материалов — это наука, которая занимается расчетом на прочность, жесткость и устойчивость.

Всего три вопроса, но вот разнообразие этих расчетов очень широкое. Сопромат занимается, например расчетами на прочность при следующих видах деформаций:

• растяжении-сжатии
• изгибе
• кручении
• сдвиге
• срезе
• смятии
• сложное сопротивление (когда действует несколько деформаций одновременно)

После проверки элемента конструкции на прочность нужно провести расчет на жесткость.

Что изучает сопротивление материалов — видео урок

Видео урок в котором объясняется что изучает сопротивление материалов и о чем предмет сопротивление материалов.

Из видео вы узнаете про сопротивление материалов, про то, о чем это предмет. А именно на примере поясняю что такое прочность, что такое жесткость и что такое устойчивость.

Расчет на прочность

При расчете на прочность мы даем ответ вопрос: выдержит ли, не разрушится ли (сломается) наша конструкция, тело, объект. Это если простыми словами. А если чуть более подробнее, ближе к научному определению, то условие прочности звучит так: напряжения, которые возникают в елементе конструкции не должны превысить допустимые напряжения. Подробнее про пределы, которые мы видим на диаграме растяжения стали

Расчет на прочность пластичных материалов

Как видно из рисунков пластичные материалы, такие как медь, сталь при потере прочности меняют свои размеры значительно и еще говорят «текут» (за пределом текучести). Для пластичных материалов, как это видно из видео ниже, где разбирается диаграма растяжения стали, площадка текучести видна хорошо. А вот предел прочности «поймать» сложнее. Потому допустимое напряжение для пластичных материалов находят как предел текучести разделить на коэффициент запаса. Таким образом получаем допустимое напряжение для пластичных материалов.

Расчет на прочность хрупких материалов

Хрупкие материалы, когда нагрузка превышает допустимую разрушаются в виде трещин. Трещины и характеризует хрупкие материалы. Примеры таких материалов это чугун, стекло, камень, лед.

Для хрупких материалов допустимые напряжения определяются на основе напряжений временного сопротивления или предела прочности. Образование трещин при сжатии и разрушение при растяжении происходит именно при этих напряжениях. Потому и называются предел прочности. Берется коэффициент запаса и предел прочности и делится на коэффициент запаса. Таким образом получаем допустимое напряжение для хрупких материалов.

Подробнее о прочности можно посмотреть видео по разрушению стального образца

Испытания стали на разрыв. Определение предела текучести, предела пропорциональности, предела прочности, а также упругих и пластичных деформаций

Расчет на жесткость

Дает ответ на второй вопрос:  не будет ли прогиб, растяжение-сжатие, или другой вид деформации слишком большим. Снова таки это простыми словами. Если же ближе к учебнику, до максимальный прогиб, перемещение в узлах и элементах конструкций не должны превышать допустимые. Допустимые мы устанавливаем сами, на основе опыта, конструкторской документации или проведенных испытаний.

Конечно же не комфортно ходить по полу в доме, который прогибается под ногами. Или когда крыша над головой «висит». Это и есть не жесткая конструкция. Она прочная, выдерживает, не «ломается», но, при этом, не жесткая.

Итак расчет на жесткость проверяет существующее перемещение в конструкции (деформация изгиба, растяжения или сжатия, кручения и др) с допустимым изменением этой величины, например прогиба.

Если расчетная величина меньше допустимой — условие жесткости соблюдается.

Расчет на устойчивость

Расчет на устойчивость дает ответ на еще один вопрос сопротивления материалов. Часто, колонны, поддерживающие крыши, балконы и другие конструкции, бывают большой длины (высоты) и при этом поперечное сечение их имееет малую сопротивляемость поперечному изгибу.

В механических конструкциях тоже встречаются различные стержни, которые тонкие и длинные. Так вот, это и есть гибкость, такое понятие, которое определяется двумя показателями — длинное и тонкое сечение.

Ну линейка, например (только длинная сантиметров на 100). Если к ней приложить нагрузку на сжатие, то увеличивая ее все больше и больше в определенный момент времени, она изогнется.

Это явление называют потеря устойчивости. Она еще не «сломалась» (т.е. условие прочности соблюдается), но уже не такая какой мы ее запроектировали в конструкции. А это и есть потеря устойчивости. Мы должны заранее предусмотреть и рассчитать.

Какие бывают виды деформации

В нашей жизни, в природе, в строительных конструкциях, машинах и механизмах внешние воздействия: ветер, собственный вес объекта, вес других предметов и объектов вызывают различные изменения, которые мы называем деформацией. А деформации, которые возникают, разделяют на соответствующие виды:

• растяжение — сжатие
• изгиб
• кручение

Есть и другие, но пока остановимся на том, что названо. Так вот определение изменения усилий, вызывающих эти деформации, построение графиков этих изменений — называют построением эпюр внутренних усилий. Об этом сняты видео в соответствующих разделах. Так например при изгибе строят эпюры изгибающих моментов M и поперечных сил Q. При растяжении сжатии — строят эпюры продольных сжимающих и растягивающих внутренних усилий N. Пример решения такой задачи, на построение эпюр приведен по ссылке выше. Ну и в задачах на кручение — строят эпюры крутящих моментов.