Wyboczenie-W projektowaniu pewnego typu konstrukcji, charakteryzujących się smukłością lub cienkościennością, pod
uwagę musi być brane jeszcze inne kryterium oceny, a mianowicie ich podatność na wyboczenie. Przykładami takich konstrukcji są osiowo ściskane pręty,kolumny, cienkościenne płyty i powłoki, ramy i kratownice. Wyboczenie tych konstrukcji, utrata przez nie tzw. stateczności, prowadzi do ich nieuniknionego fizycznego zniszczenia.Wyboczenie jednego elementu pociąga za sobą zazwyczaj lawinowe zniszczenie powiązanych elementów.
Zasady statyki-
1)Dwie siły przyłożone do ciała sztywnego równoważą się tylko wtedy, gdy działają wzdłuż jednej prostej, są przeciwnie skierowane i mają te same wartości liczbowe. Równowaga sił.
2) Działanie układu sił przyłożonych do ciała sztywnego nie ulegnie zmianie, gdy do tego układu zostanie dodany lub odjęty od niego dowolny układ równoważących się sił (tzw. układ zerowy).
3) Zasada równoległoboku. Dowolne dwie siły P1 i P2, przyłożone do jednego punktu, można zastąpić siłą wypadkową R przyłożoną do tego punktu
4) Zasada działania i przeciwdziałania. Każdemu działaniu towarzyszy równe co do wartości i przeciwnie
skierowane wzdłuż tej samej prostej przeciwdziałanie.
5) Zasada zesztywnienia. Równowaga sił działających na ciało odkształcalne nie zostanie naruszona przez
zesztywnienie tego ciała.
6) Zasada oswobodzenia od więzów. Każde ciało sztywne nieswobodne można myślowo oswobodzić od więzów, zastępując przy tym ich działanie odpowiednimi reakcjami.
WIĘZY i ich oddziaływanie na ciała sztywne zostały omówione w poprzednim punkcie, więc przedstawię teraz tylko typy więzów w mechanice i wytrzymałości materiałów. Rodzaje: podpory ruchome, więzy wiotkie, podpora stała
SIŁA – pojęcie pierwotne, wynik wzajemnego mechanicznego oddziaływania na siebie co najmniej dwóch ciał, przejawiającego się przez wyprowadzenie ciała ze stanu spoczynku lub zmianę parametrów ruchu ciała już poruszającego się. Siła jest wektorem, co znaczy, że do jej określenia potrzebna jest znajomość: wartości liczbowej siły, kierunku jej działania oraz zwrotu. Rodzaje: zew i wew, skupione i rozłożone, czynne, bierne, oddziałujące na odległość
Momentem siły względem punktu nazywamy wektor mający następujące cechy:
- Wartość liczbową równą iloczynowi (F * r) wartości siły przez jej ramię: Mo = F * r
- Kierunek prostopadły do płaszczyzny wyznaczonej przez linię działania siły i biegun.
- Zwrot momentu przyjmujemy zgodnie z reguła śruby o gwincie prawozwojnym
Parą sił nazywamy układ dwóch sił równych wartości i jednakowych kierunkach, lecz o przeciwnych zwrotach
MOMENT PARY SIŁ – wektor, którego wartość bezwzględna (moduł) równa jest iloczynowi wartości
liczbowej jednej z sił pary oraz ramienia tej pary: M = P *a
RODZAJE ODKSZTAŁCEŃ:
– liniowe, które są określane jako wektor o początku w pewnym punkcie ciała nieodkształconego i końcu w tym
samym punkcie ciała odkształconego,
– kątowe, które są określane za pomocą kąta zawartego pomiędzy dowolnie krótkim odcinkiem związanym z
rozpatrywanym ciałem przed odkształceniem i po jego odkształceniu. Przemieszczenia ciała są wynikiem odkształceń.
Wytężenie materiału – w wytrzymałości materiałów stan materiału obciążonego siłami zewnętrznymi, w
którym istnieje niebezpieczeństwo przejścia w stan plastyczny – przekroczenie granicy sprężystości, jeśli
materiał taką posiada – lub utrata spójności
Hipoteza maksymalnego naprężenia stycznego przyjęta przez Coulomba, mówi o tym, że miarą wytężenia
materiału jest największe natężenie styczne.
Hipoteza Hubera- hipoteza energii odkształcenia postaciowego, twórcy hipotezy przyjęli że miarą wytężenia materiału jest wartość energii sprężystej odkształcenia postaciowego.
Czystym zginaniem nazywamy odkształcenie belki pomiędzy dwiema parami sił o równych momentach.
Przy czystym zginaniu w przekrojach poprzecznych belki nie ma naprężeń stycznych.
Obraz naprężeń normalnych przy czystym zginaniu
Zmęczenie materiału jest związane ze zmniejszeniem wytrzymałości elementów konstrukcyjnych poddanych działaniu okresowo zmiennych obciążeń. Zjawisko zmęczenia materiałów jest bardzo niebezpieczne, ponieważ zniszczenie elementu konstrukcyjnego lub części maszyny następuje nieoczekiwanie przy naprężeniach znacznie mniejszych od wytrzymałości doraźnej, wyznaczonej ze statycznej próby rozciągania. Przyczyną zmęczeniowego zniszczenia materiału jest zmienny stan naprężenia.
Doświadczenia w WM- Podstawowym doświadczeniem w wytrzymałości materiałów jest statyczna próba rozciągania. Znaczenie tej
próby dla wytrzymałości jest ogromne, ponieważ:
- określa związek pomiędzy naprężeniami i odkształceniami (prawo Hooke’a),
- dostarcza podstawowych informacji o właściwościach wytrzymałościowych materiałów.
Statyczna próba rozciągania polega na rozciąganiu znormalizowanej próbki z określoną, niewielką prędkością i rejestracji siły rozciągającej oraz wydłużenia próbki. Fazy w rozciąganiu próbki:
zakres odkształceń sprężystych (obowiązuje prawo Hooke’a), odkształcenia trwałe, plastyczne; górna granica plastyczności (siła rozciągająca przestaje wzrastać, a nawet zaczyna się zmniejszać z
jednoczesnym przyrostem wydłużenia – płynięcie materiału), umocnienie materiału ; pojawienie się wyraźnego przewężenia; pozorne zmniejszenie siły; Przerwanie wzrostu obciążenia i powolne odciążenie próbki.
Zasada myślowych przekrojów: polega na dokonaniu myślowego (wirtualnego) rozdzieleniu ciała na dwie części, dzięki czemu ujawniają się siły wewnętrzne, które muszą być w równowadze z siłami zewnętrznymi. Siły wewnętrzne są wynikiem oddziaływania jednej części na drugą.
Prawo Hooke'a – prawo mechaniki określające zależność odkształcenia od naprężenia. Głosi ono, że odkształcenie ciała pod wpływem działającej na nie siły jest wprost proporcjonalne do tej siły. Współczynnik między siłą a odkształceniem jest często nazywany współczynnikiem (modułem) sprężystości. Najprostszym przykładem zastosowania prawa Hooke'a jest rozciąganie statyczne pręta. Bezwzględne wydłużenie takiego pręta jest wprost proporcjonalne do siły przyłożonej do pręta, do jego długości i odwrotnie proporcjonalne do pola przekroju poprzecznego pręta. Współczynnikiem proporcjonalności jest moduł Younga E
gdzie:
F – siła rozciągająca,
S – pole przekroju,
Δl – wydłużenie pręta,
l – długość początkowa.
joszi1904