Сегодня мне захотелось немного рассказать Вам что же такое сопротивление материалов (сопромат).
Если верить википедии то сопромат -инженерная наука, изучающая методы расчёта элементов машин и сооружений на прочность, жёсткость и устойчивость для обеспечения их надёжной и безопасной эксплуатации.
Если говорить простым языком, то сопромат - это наука которая изучает, как поведет себя материал при воздействии нагрузок на него(сломается или нет). По-другому грамотное построении конструкции.
Я буду стараться писать максимально кратко и не пытаться уходить глубоко, посмотрим что из этого выйдет.
Давайте начнем с того что бывают разные материалы, соответственно они могут вести себя по разному. Что значит вести себя по разному?
Возьмем например пластилин, к которому приложена растягивающая нагрузка (рис.1) - это очень пластичный материал, который перед тем как порваться (разрушиться) растянется на некоторую величину.
Или например возьмем стекло и приложен такую же растягивающую силу (по направлению, но никак не по значению самой величины, сила которую над приложить для разрушения стекла намного больше, чем для разрушения пластилина). В итоге мы увидим, что стекло сразу разрушилось, без растяжения (оно на самом деле есть, но крайне мало, что им можно пренебречь). Это означает, что материал хрупкий и он рушится без удлинения.
Перед тем как показывать Вам графики напряжений и деформаций я хотел бы рассказать что есть что.
Давайте так, не будем уходить в высшую математику, мой блог исключительно для увлечения, но никак не для профессиональных расчетчиков.
Напряжение - это мера интенсивности распределения внутренних сил F в окрестности точки в пределах данного сечения площадью S. Измеряются напряжения в Н/мм^2 или в МПа
Если простым языком, то представьте вы кладете руку на стол и начинаете на него давить, в столе начинают возникать напряжения, которые равны силе с которой вы давите на стол деленную на площадь вашей ладони.
Напряжения бывают разные, например нормальные и касательные не буду вдаваться в данном случае в подробности, когда буду писать еще статьи обязательно расскажу что есть что.
Так вот что же такое деформация? Деформация - это изменение формы и размеров тела под действием нагрузок, ключевое здесь что при деформации объем тела постоянен.
Деформация бывает двух видов: пластическая и упругая.
Упругая деформация - это деформации при котором размеры возвращаются в исходное состояние, пластическая наоборот не возвращает размеры.
Для того чтобы описывать, что произойдет с материалом введем такие понятия как предел текучести и предел прочности(их на самом деле больше, просто в данном случае важны именно они)
Давайте посмотрим на график деформаций (пластичного тела) в зависимости от напряжений.
Что это за график?
От 0 до А, можно увидеть что при росте напряжений деформация растет тоже, но при все еще справедлив закон Гука при котором деформация линейна, и после разгрузки деформация пропадает.
Участок В и С говорит нам о том, что значения напряжений достигли некого значения, предела при котором материал начинает "течь" то есть растягиваться, так вот это значение называется пределом текучести, для каждых материалов он определяется опытным путем.
Участок С и D говорит, нам о том что материал упрочняется(он сопротивляется внешним нагрузкам) , с ростом нагрузки деформация растет тоже.
Точка D говорит (вершина) говорит нам о том, что при некотором предельном значении у материала образовалось шейка которая разрушается в точке Е. Так вот точка D характеризует предел прочности, то есть значение напряжений при котором материал начинает разрушаться.
Для хрупких материалов данный график характеризуется тем, что у него нет площадки текучести (она крайне мала, что ей пренебрегают).
Все эти значения нужны инженеру для того, чтобы сравнивать данные пределы с интенсивностью напряжений, которые возникают в вашей конструкции.
В следующих статьях я расскажу про них и покажу примерный расчет балки на прочность.