Понятие о расчетной схеме

Расчетная схема является схематизированным представлением реальной конструкции, в котором сознательно не учитывается ряд менее важных с точки зрения проводимого расчета факторов, относящихся к конструктивным особенностям, характеру нагружения и закрепления.

Выбор расчетной схемы в сопротивлении материалов начинается со схематизации свойств материала. Принято рассматривать все материалы как однородную сплошную среду, независимо от особенностей их микроструктуры. Из понятия однородности вытекает понятие сплошной среды, как среды, непрерывно заполняющей отведенный объем. Вследствие свойства непрерывности к сплошной среде может быть применен анализ бесконечно малых. Сплошная среда при выборе расчетной схемы наделяется свойствами, отвечающими основным свойствам реального материала. При решении большинства задач в сопротивлении материалов среда считается абсолютно упругой, т.е. способностью восстанавливать свои первоначальные размеры после снятия нагрузки. Обычно сплошная среда принимается изотропной, т.е. предполагается, что свойства любого объема, выделенного из сплошной среды, не зависит от его исходной угловой ориентации в пределах этой среды. Встречаются, однако, тела и анизотропные. Анизотропны ‑ дерево, бумага, фанера, ткани, композитные материалы. Анизотропные материалы обладают различными свойствами в различных направлениях. Однако в сопротивлении материалов рассматриваются в основном материалы изотропные.

При выборе расчетной схемы вводятся упрощения и в геометрию реального объекта. Так сложный по своей конфигурации шатун двигателя внутреннего сгорания рассматривают как прямой брус, а коленчатый вал ‑ как пространственный брус. Основным упрощающим приемом в сопротивлении материалов является приведение реальной геометрической формы элемента конструкции к схеме бруса. При схематизации реальных объектов в сопротивлении материалов делаются также упрощения в системе сил, приложенных к конструкции, в частности, распределенная нагрузка заменяется сосредоточенной силой. Также упрощением является, замена реальной опоры катковой, шарнирной и т.п. Необходимость схематизации объясняется тем, что расчет сравнительно простой детали с учетом всех конструктивных факторов даже в тех случаях, когда он принципиально возможен, практически не всегда приемлем в виду громоздкости и сложности. Выбор расчетной схемы представляет важную и ответственную часть практического расчета. Вопросы выбора расчетной схемы рассматриваются в курсах деталей машин, проектирования и расчета на прочность самолетов, двигателей и т.д. В курсе сопротивления материалов рассматривают заранее выбранные расчетные схемы, которыми можно представить различные элементы конструкции, имеющие форму бруса.

После обоснованного выбора расчетных моделей материала, элемента конструкции, опорных устройств и нагрузок переходят к оценке прочности с помощью моделей разрушения. Модели разрушения представляют собой уравнения связывающие параметры работоспособности элемента конструкции в момент разрушения с параметрами, обеспечивающими прочность. Для большинства конструкций летательных аппаратов рассматривают модели статического разрушения, усталостного разрушения и модели механики разрушения.

Date: 2015-12-13; view: 516; Нарушение авторских прав