Все студенты инженерных специальностей осваивают несколько дисциплин, посвященных сопротивлению материалов и теоретической механике. Далее мы разберем какие вопросы рассматриваются в курсе «Сопротивление материалов».
Сопромат, или сопротивление материалов– это наука, изучающая прочность, жесткость и устойчивость элементов конструкции.
Сопротивление материалов
К изучению дисциплины «Сопротивление материалов» студенты приступают на 2-3 курсе, после изучения «Теоретической механики». Короткое название курса – сопромат, более распространено. Целью изучения сопромата является установление взаимосвязей между теоретическими знаниями фундаментальных дисциплин (физики, теоретической механики, высшей математики) и прикладными задачами, связанными с проектированием строительных конструкций.
В курсе дается первое представление о характере работы элементов и методах расчета. В первую очередь выделяются главные понятия:
- прочность, то есть способность конструкции сопротивляться разрушению от нагрузок;
- жесткость, то есть способность конструкции сопротивляться нагрузкам и сохранять размеры;
- устойчивость, то есть способность сохранять форму упругого равновесия под действием нагрузок.
При изучении свойств и поведения материалов и конструкций принимается допущение, что они состоят из условного, сплошного, однородного, изотропного материала. Это допущение позволяет перейти к составлению схем и расчетам.
Рисунок 1. Расчетная схема и эпюра, пример задачи из дисциплины "Сопротивление материалов". Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Основы сопротивления материалов
Для удобства расчетов все элементы конструкций, которые встречаются в зданиях и сооружениях, сводятся к основным формам:
- стержень, это тело длина, которого значительно превышает его ширину и высоту;
- пластинка, это тело, который ограничено двумя плоскими поверхностями, расположенными на расстоянии, которое значительно меньше его прочих размеров;
- оболочка – это тело, которое ограничено двумя криволинейными поверхностями, между которыми находится расстояние, значительно меньшее прочих размеров;
- массив, это тело, которое обладает размерами (длина, ширина, высота одного порядка.
Помимо допущений, касающихся материала и формы элементов, также вводится и классификация нагрузок. По способу приложения нагрузки разделяют на сосредоточенные силы, которые сконцентрированы на очень малой площади, и распределенные силы, которые воздействуют на часть или всю поверхность. По характеру действия силы могут быть статические (их значение со временем не меняется), динамические (меняют свое значение, положение, направление), а также повторно-переменные (многократно изменяющие значение или знак).
По времени действия нагрузки могут быть постоянные и временные.
В результате действия внешних сил на тело, в нем возникают ответные внутренние силы, которые называются усилиями. Они противодействуют попытке деформировать тело. Предметом изучения в дисциплине «Сопротивление материалов» являются внутренние силы, возникающие в ответ на нагружение, а те силы, которые действуют в ненагруженном состоянии не принимаются в расчет.
Под действием внешних сил тела меняют свою форму в большей или меньшей степени, это называется деформацией. Деформация может упругой, то есть после снятия нагрузки тело примет свою прежнюю форму или пластической, не исчезающей после снятия. При деформации изменяются линейные угловые и объемные размеры тела. Деформацию может вызывать растяжение или сжатие, сдвиг, кручение и изгиб.
Для упрощения расчётов в дисциплине «Сопротивление материалов» принято допущение о малости деформаций, то есть их размер незначителен, а перемещения точек малы по сравнению с размерами тела.
Сопротивление материалов — это экспериментально-теоретическая наука. На основании многочисленных наблюдений были подтверждены ее теории. Одним из самых первым законов, с которым знакомят студентов, является закон Гука: "Какова сила, таково и действие". Удлинение стержня прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально жесткости.
Изучение курса «Сопротивление материалов» позволяет сформировать правильное понимание тех сил, которые возникают в элементах и конструкциях при действии нагрузок, и познакомить студентов с методами расчета. В условиях принятых допущений студенты осваивают базовые принципы, которые они будут использовать при дальнейшем изучении строительной механики, металлических, железобетонных и деревянных конструкций.
