Внешние и внутренние силы. Метод сечений
Нагрузки по отношению к нагруженному ими телу являются внешними силами. Различают сосредоточенные() и распределенныесилы (), моментысил () и силы реакций.
Сосредоточенные силы() – это внешние силы, передаваемые на тело через площадку, размеры которой очень малы по сравнению с размерами этого тела. Например, давление колес на рельсы. Измеряют в единицах силы [кг, Н].
Распределенныесилы (), это силы, приложенные непрерывно по длине или площади тела. Например, собственный вес бруса представляет нагрузку, распределенную по длине его, а вес снега на плоской крыше – распределенную нагрузку по площади крыши. Измеряют [кг/м, кг/м2, Н/м, Н/м2], соответственно.
Сосредоточенные силы, приведенные к заданной точке конструкции вызывают также, сосредоточенные моменты или пары сил . Измеряют [кг·м, Н·м].
Статическиенагрузки – нагрузки, величина которых возрастает от нуля до их максимального значения медленно (ускорениями можем пренебречь).
Динамическиенагрузки – это нагрузки, изменяющиеся со значительным ускорениями: внезапные (наезд колеса локомотива на мост); ударные (удар копра по забиваемой свае); повторно-переменные (давление пара, повторно передаваемое на шток поршня паровой машины).
Рассмотрим произвольный брус, нагруженный самоуравновешенной системой сил (рис. 3.5.):
Рис. 3.5. Приведение внешних нагрузок
Чтобы найти внутренние силы воспользуемся методом сечений РОЗУ(рис.3.5).
Р – разрезаем произвольной плоскостью на А и В. О – отбрасываем одну из этих частей, например, В (рис. 3.6.а). Рассмотрим оставшуюся часть(рис. 3.6.б).
З – заменяем. Внутренние силы мы заменяем главным вектором и главным моментом. У – уравновешиваем.
б)
а)
в)
Рис. 3.6. Метод сечений РОЗУ
Раскладываем главный вектор и главный момент в плоскости на оси (рис. 3.6.в).
Внутренние силовые факторы:
Qx, Qy – вызывают сдвиг – перерезывающие поперечные силы;
N – нормальная продольная сила, растяжение, сжатие бруса;
Мz – крутящий момент;
Мx, Мy – изгибающий момент (рис. 3.6.в).
В общем случае нагружения в сечении действуют 6 внутренних факторов.
График изменения внутреннего фактора при передвижении вдоль оси стержня называется – эпюрой.