Основні види динамічних навантажень

Размещено на http://allbest.ru

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМЕНІ ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО

РЕФЕРАТ

на тему: Основні види динамічних навантажень

Виконала: Барабаш Вікторія Вікторівна

Студентка 2 курсу

Перевірив: Іванко Андрій Іванович

Доцент кафедри МАПВ

Київ 2020

Основні види динамічних навантажень

Динамічним називається таке навантаження, яке супроводжується силами інерції даної системи.

Динамічний режим наступає всякий раз, коли система переміщається з непостійною швидкістю. Порушення рівноваги і рух окремих матеріальних частинок тіла, що деформується, виникає тоді, коли наростання в ній навантаження випереджає наростання внутрішніх сил.

Прискорення і відповідні ним сили (сили інерції) в тілі, що деформується, пов'язані з переміщенням його частинок, якими визначається деформація тіла, якщо переміщення його точок неоднакові. Таким чином, істотна особливість сил інерції тіла, що деформується, полягає в тому, що їх визначення вимагає обчислення деформації тіла. З цим пов'язана, як і при рішенні статично невизначуваних завдань, необхідність сумісного застосування рівнянь рівноваги, спільності деформації і фізичного закону, що зв'язує напруження і деформації.

Інша особливість інерційних сил полягає в тому, що вони залежать від маси тіла, яка тому є особливим чинником динамічного режиму навантаження.

Для статичного навантаження потрібна рівновага між зовнішніми і внутрішніми силами в кожний, який завгодно, малий етап навантаження. Суворе дотримання цієї умови неможливе навіть в лабораторних умовах. Тому в реальності зовнішнє навантаження випереджає наростання внутрішніх сил, що порушує рівновагу і призводить до динамічного навантаження конструкції. Але в тих випадках, коли сили інерції незначні, режим навантаження для спрощення розрахунку вважають статичним.

При великих силах інерції, а також при вивченні питань резонансу потрібно проводити розрахунок конструкції з урахуванням динамічного навантаження.

Динамічні навантаження разом з характеристиками, властивими всякому іншому, у тому числі й статичному навантаженню, мають ще свої особливі характеристики, пов'язані із зміною навантаження з часом. У цьому відношенні вони розподіляються на дві основні групи:

1. Навантаження, що змінюються довільно з часом.

2. Навантаження, що змінюються періодично, зокрема, гармонійно з часом, тобто згідно із законом sinwt або coswt. Тут w - коефіцієнт в аргументі при змінній t називається круговою частотою коливань навантаження.

Серед довільно змінних навантажень слід розрізняти навантаження, зміна яких з часом відбувається періодично і не періодично. До останньої категорії, зокрема, відносяться імпульсні та ударні навантаження.

Для динамічної деформації істотне значення має разом з характером навантаження також опір середовища, що виникає при русі тіла.

Опори бувають двох типів:

· зовнішні, такі, що визиваються опором повітря (або рідини) при русі деталі; такі опори пропорційні квадрату швидкості руху тіла;

· внутрішні, такі, що виникають на молекулярному рівні та набувають особливого значення у зв'язку з явищем гістерезису, що з'являється при розвантаженні та навантаженні матеріалу в процесі коливального руху тіла.

Основи рішення задачі деформації суцільного твердого тіла зберігаються одними і тими ж при будь-якому режимі навантаження. Для отримання рішення розглядаються три сторони задачі:

· статична

· геометрична

· фізична.

Умови режиму навантаження впливають в першу чергу на рівняння, витікаючи з розгляду статичної та фізичної сторони задачі. Рівняння спільності деформації залишаються без змін за будь-яких умов, якщо тільки не порушується суцільність.

Основними умовами динамічного режиму навантаження, що відрізняють його від статичного, є:

· порушення рівноваги, і поява сил інерції

· зміна механічних властивостей, а звідси і фізичного закону для матеріалу

Остання обставина значно ускладнює рішення динамічної задачі. З метою спрощення її вирішують так, якби механічні властивості матеріалу не змінювалися від динамічних дій.

Дія сил інерції на тіло, що деформується, зберігається таким же, як на те, що не деформується. Таким чином, стає можливим віднести сили інерції до зовнішніх сил і застосувати принцип Даламбера, тобто складати рівняння рівноваги. Оскільки сили інерції залежать від переміщення тіла, то будь-яке завдання динамічного режиму навантаження є статично невизначним, а, отже, вимагає розгляду трьох її сторін: статичної, геометричної та фізичної.

При розгляді статичної сторони задачі необхідно (згідно з принципом Даламбера) до зовнішніх навантажень додати сили інерції, і тоді рівняння руху можна замінити рівняннями рівноваги.

Геометрична сторона задачі не залежить від режиму навантаження, оскільки положення системи після деформації залежить тільки від умов її закріплення.

Фізична сторона задачі при динамічному режимі навантаження так само, як при статичному вантаженні, полягає у використанні закону Гука в абсолютній формі.

Практикою встановлено, що механічні характеристики матеріалів залежать від режиму навантаження, тобто при динамічному режимі навантаження модуль пружності Е міняється з часом, що дуже ускладнює рішення задачі. Але оскільки модуль пружності міняється не істотно, то можна цією зміною нехтувати і вважати, що, E = const як і при статичному вантаженні.

Не дивлячись на вказані спрощення, завдання при динамічному режимі навантаження залишається складним, оскільки внутрішні зусилля змінюються з часом. Таке завдання вирішується, як правило, в часткових похідних. Для спрощення рішення задачі вагому систему, наприклад, балку (рис. 9.1, а) з необмеженою кількістю степенів вільності замінюють невагомою конструкцією з обмеженою кількістю мас (див. рис. 9.1, б), яку найчастіше зменшують до двох (див. рис.9.1, в) або навіть до однієї (див. рис. 9.1, г). деформація навантаження даламбер динамічний

Під степенем вільності розуміється кількість незалежних параметрів, що визначають положення системи в довільний момент часу. Так, наприклад, невагома балка, що несе дві маси (див. рис. 9.1, в), володіє двома степенями вільності, оскільки як незалежні параметри можуть бути взяті переміщення мас m1 і m2 у відношенні до положення рівноваги.

У простих випадках положення системи може бути визначене тільки однією величиною, наприклад масою m (див. рис.9.1, г). Такі системи називаються системами з одним степенем вільності.

Список використаної літератури

1. Конспект лекцій з дисципліни Опір матеріалів (для студентів всіх механічних спеціальностей денної та заочної форм навчання) Частина 2 : Л.В.Кутовий, Т.П.Зінченко, В.А.Овчаренко.

2. Стаття «Види навантажень і основних деформацій»

Размещено на Allbest.ru