Основні поняття та визначення опору матеріалів
Опiр матерiалiв — це наука про мiцнiсть i стiйкiсть проти деформацiї матерiалiв машин та iнженерних споруд. Основний закон опору матерiалiв, який пояснює зв'язок мiж дiєю зовнiшньої сили на тiло та його деформацiєю, було вiдкрито дослiдним шляхом Робертом Гуком (1660р.).
Основою забезпечення мiцностi деталей машин i конструкцiй, є стiйкiсть матерiалiв проти руйнування пiд дiєю зовнiшнiх статичних та динамiчних навантажень. При цьому необхiдно враховувати фiзико–механiчнi та теплофiзичнi властивостi матерiалiв, а також форму деталi машини, конструкцiї або iнженерної споруди. Необхiдно також вiдмiтити, що теоретично деформацiю деталей машин та елементiв конструкцiй неможливо визначити не маючи повної iнформацiї про властивостi матерiалiв з яких їх виготовлено.
В опорi матерiалiв тiсно пов'язанi теорiя i практика. Всi положення i гiпотези опору матерiалiв основанi на дослiдних даних.
Для побудови теорiї розрахункiв на мiцнiсть, ефективнiсть i стiйкiсть необхiдно знати фiзико–механiчнi властивостi матерiалiв. Необхiдно також експериментально перевiряти теоретичнi розрахунки, основнi положення, гiпотези, висновки i формули опору матерiалiв. Тому вивчаючи процеси деформацiї та руйнування тiл, пiд дiєю зовнiшнiх сил, необхiдно пiдходити з рiзних точок зору. Можна вивчати явища, що виникають при деформацiї i руйнуваннi тiл, для того щоб встановити закономiрностi, якi зумовлюються загальними властивостями матерiї. Такi цiлi ставить i вирiшує фiзика твердого тiла. Але для оцiнки мiцностi елементiв конструкцiй i деталей машин основне значення має встановлення зв'язку мiж силами, що дiють на елементи конструкцiї чи окремi деталi машин та деформацiями, якi розглядаються як окремий випадок руху. Вивчення такого руху неможливе без вiдповiдних знань про будову тiл. Тому, для того щоб визначити внутрiшнi напруження в матерiалi, доводиться використовувати не тiльки аналiтичнi методи, а також експериментально вивчати властивостi матерiалiв пiд навантаженням.
Курс “Опiр матерiалiв” тiсно пов'язаний з такими технiчними дисциплiнами, як матерiалознавство i технологiя конструкцiйних матерiалiв, їх склад та рiзнi види обробки (механiчна, теплова, магнiтна та iншi), що забазпечує механiчнi властивостi матерiалiв: мiцнiсть, жорсткiсть, в'язкiсть, пружнiсть та iншi. Саме цi властивостi матерiалiв необхiдно враховувати при розрахунках елементiв конструкцiй та деталей машин. Опiр матерiалiв також тiсно пов'язаний з такими дисциплiнами, як: фiзика, теоретична механiка, математика та iншi. Теоретичнi положення, поданi в цьому курсi, грунтуються на теоремах механiки i в першу чергу, статики – на умовах рiвноваги та початку можливих перемiщень. При розв'язку задач з опору матерiалiв широко використовується аналiтична геометрiя, диференцiальне та iнтегральне числення. Курс “Опiр матерiалiв”, студентам рекомендується вивчати в такiй послiдовностi:
— ознайомитися з програмою;
— уважно прослухати курс лекцiй i законспектувати їх;
— за рекомендованою лiтературою i порадами викладачiв в певнiй послiдовностi слiд вивчити всi роздiли;
— виконати лабораторнi роботи та семестрове завдання.
Працюючи над пiдручником, студенти повиннi доповнити свiй конспект прослуханих лекцiй, а також законспектувати весь матерiал, вiдведений викладачем для самостiйного вивчення.
Наука про теоретичні і експериментальні методи дослідження на міцність, жорсткість і стійкість інженерних конструкцій і споруд називається опором матеріалів. Головне завдання інженера будь-якої спеціальності — забезпечення міцності, жорсткості і стійкості конструкцій, механізмів, машин, приладів і споруд. Він повинен вміти визначити економічно доцільні розміри і форми тіла, підібрати необхідний матеріал і вказати на ті граничні робочі навантаження, які б забезпечували нормальне функціонування системи і гарантували її надійність.
Для безпечної і надійної роботи машин, конструкцій і споруд ; несучі їх деталі мусять бути достатньо міцними, тобто сприймати, |не руйнуючись, прикладене навантаження: достатньо | жорсткими, тобто не зазнавати надто великих деформацій, щоб і форма і розміри деталей змінювались в допустимих межах (обробка деталей на верстатах, передача обертального руху за І допомогою паралельних валів, робота трансмісій, маховиків та 1 інше); стійкими при дії максимальних стискуючих навантажень (стискуючі стержні великої довжини і оболонки).
В сучасному процесі проектування, конструювання, експлуатації і ремонту механічних систем фахівці повинні володіти певною ерудицією при забезпеченні їх міцності і надійності, розуміти процеси, які відбуваються в системах і які могли б вивести їх з нормального режиму експлуатації в зв'язку з втраченням твердим тілом його початкових властивостей. Опір матеріалів навчить самостійно скласти розрахункову схему, вказати характер і точку прикладання діючих сил, вибрати конструкційний матеріал, геометричні форми і розміри конструктивних елементів.Всі робочі елементи машин і споруд сприймають зовнішні навантаження і їх дію передають одне одному. Зовнішні силиподіляються на об'ємні і поверхневі (сили взаємодії).