SCI Библиотека

Настоящая книга не является сборником задач в обычном понимании слова. В ней собраны задачи, предназначенные не для начинающих, а для заканчивающих курс сопротивления материалов. Она не претендует на полноту освещения всего курса и обращает внимание читателя либо на некоторые из тонких вопросов, не освещаемых в курсе вовсе, либо на такие вопросы, которые часто ускользают от внимания учащегося не только в процессе изучения, но и в дальнейшей деятельности.

Различна и сложность задач. Среди них есть простые и сложные. Есть такие, которые при известных знаниях требуют только сообразительности, и такие, для решения которых необходимо привлечь простейший аппарат теории упругости. Во многих задачах, сложных на вид, решение оказывается неожиданно простым. В других случаях очевидный на первый взгляд ответ может оказаться неправильным.

Второй том сопротивления материалов написан главным образом для аспирантов, инженеров-исследователей и проектировщиков. Автор стремился написать книгу, которая содержала бы новейшие достижения практической важности в области сопротивления материалов и теории упругости. В большинстве случаев дан полный разбор задач, представляющих практический интерес.

Только в сравнительно немногих случаях даны лишь окончательные результаты более сложных задач, решение которых нельзя получить, не выходя за пределы обычного для инженеров объема знаний по математике. При этом разобраны практические приложения и указаны ссылки на время классической литературы, в которой можно найти полный вывод решения.

В первой главе рассмотрены более сложные задачи изгиба присоединенных стержней. Второй посвящена расчетам кривых стержней, лежащих на упругом основании, а также приложениям теории к исследованию напряжений в рельсах и трубах. Также разобрана применение тригонометрических функций для разбора изгибов задач изгиба и выведены важные приближенные формулы для случаев одновременного действия продольных и поперечных нагрузок.

В настоящее время происходит решительный перелом во взглядах конструкторов на применение аналитических методов при решении технических задач.

Проектирование уже не основывается преимущественно на эмпирических формулах. Значение аналитических методов, связанных с лабораторными исследованиями, при решении технических задач ныне является общепризнанным.

Типы машин и сооружений изменяются очень быстро, особенно в новых областях промышленности, вследствие чего мы не располагаем достаточным количеством данных для накопления необходимых данных практики. Размеры и стоимость сооружений постоянно увеличиваются, что заставляет предъявлять строгие требования к надежности конструкций.

В условиях конкуренции более возрастает значение экономического фактора при проектировании. Конструкция должна быть достаточно прочна и долговечна и, вместе с тем, должна быть достаточно экономичной, сэкономив в материале. При таких условиях задача конструирования становится чрезвычайно трудной.

Уменьшение веса или увеличение допускаемых напряжений, которые могут быть приняты как безопасные только на основании тщательного анализа распределения напряжений в конструкции и лабораторных исследований механических свойств применяемых материалов.

Основой при составлении этой книги послужили лекции, читавшиеся автором в Московском государственном университете и выпущенные в 1950 г. издательством Московского университета.

За истечение двенадцати лет в учении о прочности материалов и конструкций достигнут значительный прогресс, многие точки зрения изменились, существенно расширились объем сведений и представлений, полагаемых в основу методов расчета на прочность частей машин и сооружений, усовершенствовались сами расчетные методы.

В учебнике освещены основные вопросы сопротивления материалов, отражающие современный уровень науки и техники. Достаточно подробно изложены общие методы определения перемещений и метод сил, вопросы упругих колебаний, расчеты при действии повторно-переменных и ударных нагрузок.

Приведены элементы теории тонкостенных оболочек, дано большое количество детально разобранных примеров. Обновлен и дополнен материал по методам расчета. Дополнены также справочные данные.

Для студентов всех форм обучения машиностроительных специальностей технических вузов.

В шестое издание книги внесен ряд изменений, наиболее существенными из которых являются следующие: в главе «Упругая линия балок» изложен дополнительно метод Мора — Верещагина с примерами применения этого метода; расширена глава «Прочность при динамических и переменных нагрузках», где изложены кратко некоторые конструктивные и технологические мероприятия, повышающие надежность, прочность и долговечность.

В главах «Расчеты на прочность при растяжении и сжатии» и «Напряжения при изгибе и расчеты балок на прочность» приведены краткие сведения об основах нового метода расчета на прочность конструкций по предельным состояниям, введенного в действие в 1955 г.

Некоторые параграфы книги значительно сокращены, другие расширены, в текст книги внесен ряд упрощений. Автор стремился в компактной и ясной форме изложить материал, соответствующий программам машиностроительных высших технических учебных заведений и техникумов всех специальностей.

Современные конструкции и приборы находятся часто в весьма сложных условиях, характеризуемых высокими или очень низкими температурами, большими пластическими деформациями, высокими скоростями деформирования, наличием проникающих радиоактивных облучений и агрессивных сред, большими давлениями и т. д.

В связи с этим наука о сопротивлении материалов, будучи разделом механики твердого деформируемого тела, нуждается во все более обширных сведениях о деформируемости и прочности материалов, чтобы иметь возможность формулировать общие принципы для построения соотношений между физико-механическими характеристиками, описывающими поведение материалов под нагрузками, и строить теорию расчета правильной работы сложных условий работы конструкций.

Развитие сопротивления материалов идет, с одной стороны, по пути совершенствования методов расчета и расширения круга задач, стоящих ранее в прикладной теории упругости. С другой стороны, развитие идет по пути изучения новых механических свойств металлических сплавов, новых видов материалов, использования которых обеспечивает надежность и долговечность работы машин и конструкций в самых сложных условиях современной техники. Это рост по пути создания исходных более необходимых для подготовки инженерных листов исследовательского профиля в университетах и физико-технических институтах.

Настоящий курс предназначен для студентов высших технических учебных заведений. В каждой его главе приведены подробно решенные примеры, задачи для самостоятельного решения и даны вопросы для самопроверки пройденного материала.

В вопросах для самопроверки указано, вывод каких формул студент должен уметь делать самостоятельно.

Ответы на вопросы, относящиеся к изученному параграфу, рекомендуется кратко записать, а затем просмотреть этот параграф, чтобы убедиться в правильности ответов.

После номера каждого примера и каждой задачи указано, к какому параграфу относится этот пример или задача.

При составлении книги в первую очередь имелось в виду практическое значение сопротивления материалов для инженера. Поэтому обращено особое внимание на правильную последовательность расположения материала.

При решении основной задачи сопротивления материалов — выбора материала и поперечных размеров для элементов сооружений и машин — необходимо, помимо умения вычислять напряжения, знание механических свойств реальных материалов. Это влечет за собой необходимость экспериментальных исследований в лаборатории. В связи с этим в книге отведено значительное место изучению механических свойств материалов и рассмотрению физической картины явлений, сопровождающих деформирование и разрушение. Приведены также таблицы, заключающие в себе данные о механических свойствах материалов.

Описание же лабораторных работ, являющихся неотъемлемой частью прохождения курса сопротивления материалов, вынесено в отдельное руководство, так как программа и объем их определяется в значительной степени местными условиями оборудования лабораторий.

При составлении второго издания сборника задач коллектив авторов поставил себе целью, насколько возможно, сохранить основное направление, принятое покойным Н. М. Беляевым в первом издании, обеспечив в то же время соответствие сборника современному состоянию науки о сопротивлении материалов.

В связи с этим первое издание подверглось большой переработке и существенным дополнениям. Наряду с использованием значительной части задач предыдущего издания в сборник включено на основе опыта советской школы известное количество новых задач. Кроме того, включены новые небольшие главы и отдельные новые разделы, отражающие развитие науки о сопротивлении материалов в последние годы. В частности, введены такие разделы: расчет статически неопределимых систем по гипотезам возможных перемещений; расчет тонкостенных стержней; расчет элементов конструкции к низкой температуре; определение деформаций и расчет статически неопределимых балок по методу начальных параметров.