Тема 2.2. Растяжение и сжатие

При изучении темы следует обратить особое внимание на гипотезу плоских сечений, которая справедлива и при других видах нагружения бруса. При растяжении или сжатии напряжения распределяются по поперечному сечению равномерно, геометрической характеристикой прочности и жесткости сечения является его площадь, форма сечения значения не имеет, все точки сечения равноопасны. Достаточное внимание следует уделить и вопросу испытания материалов, основным механическим характеристикам прочности материала, предельным и допускаемым напряжениям. Получить практические навыки в построении эпюр продольных сил, напряжений и перемещений, а также в решении задач в определении усилий в стержнях. Знать методику проведения испытаний материалов на растяжение и сжатие, на определение модуля упругости.

Вопросы для самоконтроля

1. Какой вид нагружения бруса называется растяжением и какой сжатием?

2. Что такое продольная и поперечная деформация бруса при растяжении (сжатии) и какова зависимость между ними?

3. Что называется продольной силой в сечении бруса?

4. Что такое эпюры продольных сил и нормальных напряжений? Где они строятся?

5. Как записываются и как формулируется закон Гука при растяжении (сжатии)?

6. Что такое модуль продольной упругости материала? Как он определяется? В каких единицах выражается?

7. Что называется жесткостью сечения бруса при растяжении (сжатии)?

8. Можно ли увеличить жесткость бруса данного поперечного сечения, применив марку стали с повышенными прочностными характеристиками?

9. Какой имеет вид диаграмма растяжения образца малоуглеродистой стали?

10. Что называется пределами: пропорциональности, упругости, текучести, прочности?

11. Что такое условный предел текучести? Для каких материалов он определяется и почему?

12. В чем разница между условной и истинной диаграммой растяжения материалов?

13. Какими показателями характеризуется степень пластичности материала? Как они определяются?

14. В чем сущность закона разгрузки и повторного нагружения? Что называется наклепом?

15. Чем отличается диаграмма растяжения пластичной стали от диаграммы растяжения хрупкой стали?

16. По какой механической характеристике материала можно судить о его способности сопротивляться действию ударных нагрузок?

17. Что такое удельная потенциальная энергия деформации?

18. Что называется допускаемым напряжением материала? Каково его значение в вопросе прочности материала? Как оно выбирается для пластичных и хрупких материалов?

19. Почему допускаемое напряжение должно быть ниже предела пропорциональности данного материала?

20. Что называется коэффициентом запаса прочности?

21. Какие факторы влияют на выбор допускаемого напряжения и коэффициента запаса прочности?

22. Напишите расчетное уравнение прочности на растяжение и сжатие по допускаемому напряжению. Объясните его смысл.

23. Напишите расчетное уравнение прочности на растяжение и сжатию по предельному состоянию

24. Какие коэффициенты применяются при расчете по предельным состояниям и что они учитывают?

25. Что называется нормативным сопротивлением материала и что расчетным сопротивлением?

26. В чем сущность метода расчета по предельным состояниям?

27. Охарактеризуйте две группы предельных состояний.

28. Напишите расчетную формулу проверки несущей способности конструкции при растяжении, сжатии.

29. Что называется опасным сечением бруса? Напишите формулы, по которым: а) проверяется действительное напряжение в сечении бруса; б) подбирается площадь поперечного сечения; в) определяется допускаемая нагрузка при заданном сечении бруса.

30. Напишите расчетное уравнение прочности бруса при растяжении и сжатии с учетом его собственной силы тяжести.

31. Что называется брусом равного сопротивления?

32. Какие задачи на растяжение и сжатие называются статически неопределимыми?

33. В чем сущность их решения?

34. Что называется концентрацией напряжения в сечении бруса? Какие меры принимают для уменьшения концентрации напряжений? Почему концентрация напряжений менее опасна для пластичных материалов, чем для хрупких? Почему концентрация напряжений не опасна для чугуна?

35. Что такое коэффициент концентрации напряжений? От чего он зависит?

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление о статически неопределимых системах при растяжении (сжатии); о внутреннем силовом факторе и напряжении, возникающем в поперечном сечении стержня при растяжении (сжатии); о влиянии силы тяжести стержня на напряжения и деформации;

знать Закон Гука; продольные и поперечные деформации при растяжении (сжатии); диаграммы растяжения и сжатия пластичных и хрупких материалов и их механические характеристики; условие прочности по предельному состоянию;

уметь строить эпюры продольных сил, нормальных напряжений и перемещений; определять усилия в стержнях, проводить испытания материалов на растяжения и сжатие.