Поняття про деформації і напруження

Вплив на тіло зовнішніх сил змінює його внутрішні сили. Деформація тіла викликає зміну відстаней між атомами, при цьому виникають додаткові внутрішні сили прагнуть повернути тіло в початкове положення. Якщо необмежено збільшувати дію зовнішніх сил, то при певному зростанні внутрішніх сил відбувається руйнування тіла. Щоб зробити розрахунок на міцність, треба вміти визначати внутрішні сили, знаючи зовнішні. Для визначення внутрішніх сил (або внутрішніх силових факторів) використовують метод розтину. Подумки розсікаємо тверде тіло і відкидаємо одну з частин. Частина тіла знаходиться в положенні рівноваги під дією прикладених зовнішніх сил і сил, прикладених до перерізу (замінюють вплив відкинутої частини тіла). Тепер за допомогою теоретичної фізики можна визначити головний вектор дії внутрішніх сил по перетину (закон розподілу цих сил встановити складно). Поєднуючи площину перетину з системою координат, маємо на перетині шість силових факторів: поздовжня сила Nz, пара поперечних сил Qx, Qy, згинальні моменти Mx, My, крутний момент Mz.
Відповідно видам внутрішніх силових факторів розрізняють чотири види деформацій тіла:
– Якщо в перетині є тільки поздовжня сила – розтягнення або стиснення;
– Якщо в перетині виникають тільки поперечні сили – зрушення;
– Якщо в перетині виникають тільки згинальні моменти – чистий вигин, якщо крім згинальних моментів виникають поперечні сили – поперечний вигин;
– Якщо в перетині виникає крутний момент – кручення.
Якщо в перетині діють кілька силових факторів, то виникає складний вид деформації.
Як вже було сказано, при визначенні внутрішніх сил методом перетину вважаємо ці сили доданими до центру ваги перерізу. Насправді вони розподілені по всій поверхні розтину, і інтенсивність внутрішніх силових факторів може бути різною. Збільшення зовнішнього навантаження призводить до збільшення внутрішньої, змушує зростати інтенсивність у всіх точках перетину і може призвести до руйнування елемента або виникнення залишкових деформацій. Таким чином, говорячи про міцність тіла, розглядати треба не значення внутрішніх сил, а їх інтенсивність. Міру інтенсивності внутрішніх сил характеризує напругу. Для зручності математичного та фізичного аналізу напруга розглядають як сукупність двох компонент: вектора нормального напруги і вектора відносно напруги, що є відповідно його складовими по нормалі до перетину і дотично до його площини.

Посилання на основну публікацію