Глава 1. Основные определения и допущения

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный авиационный институт

(технический университет)

СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

К.С. Щербань

Издательство МАИ

Сопротивление материалов авиационных конструкций

Учебное пособие/Щербань К.С. – М.: Изд-во МАИ, 2012- с.: ил.

Изложены основные разделы курса сопротивления материалов, которые нашли применение для анализа прочности авиационных конструкций, а именно:

- силовые факторы, а также напряженное и деформированное состояния стержней и балок сплошных и тонкостенных сечений для основных видов деформирования (растяжения-сжатия, кручения, изгиба, сдвига);

- механические свойства конструкционных материалов (характеристики статической прочности, сопротивления усталости, сопротивления развитию трещины при циклическом нагружении, статической трещиностойкости);

- геометрические характеристики плоских сечений;

- изгиб продольно сжатых стержней (внецентренное сжатие коротких стержней, упругая потеря устойчивости длинных стержней, потеря устойчивости за пределом упругости);

- статически определимые и статически неопределимые стержневые систем;

- сложное напряженное состояние и критерии прочности;

- расчет статической прочности, усталостной долговечности, длительности развития усталостной трещины и остаточной прочности элементов авиационных конструкций.

Даны примеры расчетов. Материал изложен в соответствии с учебной программой авиационных специальностей вузов.

Московский государственный авиационный институт (технический университет)

Предисловие

Учебное пособие написано по материалам лекций, которые длительное время читаются студентам факультета «Стрела» Московского государственного авиационного института. Построение курса лекций подчинено главной цели преподавания «Сопротивления материалов конструкций летательных аппаратов», которая заключается в изучении студентами фундаментальных методов определения деформированного и напряженного состояний конструкций и изучение критериев разрушений для того, чтобы дать подготавливаемым авиационным специалистам необходимые основы прочности авиационных конструкций. Получив представления о методах расчета на прочность, студенты должны получить возможность более глубокого изучения специальных курсов по прочности и проектированию авиационных конструкций. Одновременно с этим должны были существенно расшириться возможности овладения практическими навыками применения общетеоретических знаний.

При написании учебного пособия ставилась задача изложения теории и методов сопротивления материалов в доступной и легкой для восприятия форме студентами, впервые приступившими к изучению предмета. Материал излагается с пространными рассуждениями и иллюстративными примерами, для того чтобы студенты смогли легко овладеть основами расчета прочности элементов авиационных конструкций. Учитывая, что учебное пособие нельзя перегружать, и оно не должно отпугивать студента своим объемом и соответствовать тому ограниченному числу учебного времени, которое выделяется в авиационных институтах на овладение курсом «Сопротивления материалов конструкций летательных аппаратов», в пособие включены только основные темы, а именно:

- силовые факторы, а также напряженное и деформированное состояния стержней и балок сплошных и тонкостенных сечений для основных видов деформирования (растяжения-сжатия, кручения, изгиба, сдвига);

- механические свойства конструкционных материалов (характеристики статической прочности, сопртивления усталости, сопротивления развитию трещины при циклическом нагружении, статической трещиностойкости);

- геометрические характеристики плоских сечений;

- изгиб продольно сжатых стержней (внецентренное сжатие коротких стержней, упругая потеря устойчивости длинных стержней, потеря устойчивости за пределом упругости);

- статически определимые и статически неопределимые стержневые систем;

- сложное напряженное состояние и критерии прочности;

- расчет статической прочности, усталостной долговечности, длительности развития усталостной трещины и остаточной прочности элементов авиационных конструкций.

Оглавление

Сопротивление материалов – наука о прочности конструкций

Сопротивление материалов с одной стороны, - наука о прочности и жесткости конструкций. Методами сопротивления материалов ведутся практические расчеты и определяются необходимые, как говорят, надежные размеры конструкции. С другой стороны, сопротивление материалов, - вводная учебная дисциплина, дающая основы расчетов на прочность. Сопротивление материалов играет ключевую роль в инженерном образовании, выполняя связующую роль между теоретическими науками (математикой, физикой, механикой и др.) и конкретными технически дисциплинами. Сопротивление материалов имеет целью создать практически приемлемые простые методы расчета типичных, наиболее часто встречающихся конструкций. При этом широко используются приближенные методы исследований. Необходимость довести решение каждой практической задачи до числового результата заставляет в сопротивлении материалов прибегать в ряде случаев к упрощающим гипотезам, которые подтверждаются в дальнейшем путем сравнения расчетных данных с экспериментом. Задача сопротивления материалов заключается не только в том, чтобы проанализировать прочностные свойства конструкции, но также и в том, чтобы в дальнейшем на основании полученных расчетных данных оценить работоспособность и практическую пригодность рассматриваемой конструкции.

Сопротивление материалов опирается на математические науки, откуда заимствуется математический аппарат исследований, а также на методы теоретической механики. Сопротивление материалов примыкает к механике твердого деформируемого тела (теориям упругости, пластичности, ползучести и разрушения). Из этих наук сопротивление материалов черпает общие методы, более точные и полные решения отдельных задач.

На основе общих положений сопротивления материалов созданы новые разделы науки о прочности, имеющие конкретную практическую направленность. Сюда относятся строительная механика сооружений, строительная механика конструкции самолета, теория прочности сварных конструкций и многие другие.

Итак, сопротивление материалов,- это наука о прочности и жесткости конструкций, которые могут быть схематизированы системой брусьев, испытывающих упругие деформации. Главная задача сопротивления материалов является разработка простых, надежных, экспериментально апробируемых методов расчета на прочность, жесткость, устойчивость, сопротивление усталости и живучесть конструкции. Методы сопротивления материалов не остаются постоянными. Они изменяются вместе с возникновением новых задач и новых требований практики в связи с развитием техники. Если в прежних курсах преобладали вопросы прочности строительных и машиностроительных конструкций, то в настоящее время курс сопротивления материалов в значительной степени дополнился вопросами прочности конструкций летательных аппаратов, как при статическом, так и циклическом нагружении. При ведении инженерных расчетов методы сопротивления материалов следует применять творчески и помнить, что успех практического расчета лежит не столько в применении сложного математического аппарата, сколько в умении вникать в существо исследуемой конструкции, найти наиболее удачные упрощающие предположения и довести расчет до окончательного числового результата.

Глава 1. Основные определения и допущения