Види навантажень і основних деформацій

Рисунок 1.1

У процесі роботи машин і споруд їх вузли і деталі сприймають і передають різні навантаження, тобто силові дії, які спричиняють зміну внутрішніх сил і деформації вузлів і деталей. Сили бувають масові або об’ємні (сили тяжіння, сили інерції), або поверхневі, які зумовлені контактною взаємодією розглядуваного елемента з сусідніми елементами або прилеглим до нього середовищем (наприклад, пара, повітря, рідина).

З теоретичної механіки відомо, що поверхневі навантаження бувають зосередженими або розподіленими. Залежно від характеру дії навантаження поділяють на статичні і динамічні.

Динамічними називають навантаження, значення яких, напрям або місце прикладання швидко змінюються з часом. До динамічних належать ударні, раптово прикладені і повторно-змінні навантаження. Ударні навантаження виникають, наприклад, під час кування металу або забивання паль; прикладом раптово прикладеного навантаження є тиск колеса, яке котиться по рейці; повторно-змінних навантажень зазнають, наприклад, деталі кривошипно-повзунного механізму двигуна.

Треба пам’ятати, що до зовнішніх сил, які беруть до уваги при розрахунках конструкцій, належать не тільки активні сили, а й реакції опор і сили інерції.

Перейдемо до розгляду питання про основні деформації. Під дією зовнішніх сил тіло деформується, тобто його точки змінюють своє положення в просторі. Проекції вектора переміщення на осі вибраної системи координат позначаються U, V, W відповідно осям x, y, z. Крім лінійних є кутові переміщення: відрізок прямої між двома близькими точками в результаті дії зовнішніх сил не тільки міняє свої розміри, а повертається в просторі на деякий кут.

При визначенні деформації в околі довільної точки А (рисунок 1.1, а) розглядають малий відрізок АВ довжиною l, проведений через цю точку в довільному напрямку. В результаті деформації відрізок АВ переміститься і поміняє свою довжину на Dl, тоді відношення

(1.1)

називається відносною лінійною деформацією в точці А, в напрямку АВ. В тій же точці, в іншому напрямку деформація буде іншою. Якщо розглядають деформації в напрям координатних осей x, y, z то їх позначають відповідно

Крім лінійних деформацій мають місце також кутові деформації (рисунок 1.1, б). Кутова деформація - це величина зміни прямого кута в процесі деформування між двома перпендикулярними до деформації прямими, проведеними через точку А. Вона називається деформацією зсуву. В координатних площинах деформації зсуву позначають

Сукупність лінійних та кутових деформацій в різних напрямках і в різних площинах, які проходять через розглядувану точку середовища, визначають деформований стан в точці.