Тела, рассматриваемые в сопротивлении материалов

В процессе схематизации конструкции элементы реального тела заменяются их упрощенными моделями. Перечислим основные объекты, рассматриваемые в сопротивлении материалов: брус (рис. 1.2, а) — тело, у которого один из размеров много больше двух других (длинное, тонкое, в общем случае криволинейное тело); стержень (рис. 1.2, б) — прямолинейный брус; балка (рис. 1.2, в) — стержень, работающий на изгиб; оболочка (рис. 1.2, г) — тело, у которого один из размеров много меньше двух других; пластина (рис. 1.2, в) — частный случай оболочки, у которой срединная поверхность — плоскость; массивное тело (рис. 1.2, г).

Рис. 1.2. Объекты в сопротивлении материалов.

Силы внешние и внутренние

Внешние силы — это мера взаимодействия между телами. В задачах сопротивления материалов внешние силы считаются заданными. К внешним силам относятся также опорные реакции. Внутренние силы — это мера взаимодействия между частицами одного тела. Внутренние силы самоуравновешенные, поэтому они не видны на схеме и не влияют на условия равновесия тела.

Внешние силы делятся на объемные и поверхностные. Объемные силы приложены к каждой частице тела по всему его объему. Примером объемных сил являются силы веса и силы инерции. Поверхностные силы делятся на сосредоточенные и распределенные. Сосредоточенными считаются силы, приложенные к поверхности, размеры которой малы по сравнению с размерами тела, например на схеме мостового крана (см. рис. 1.1) вес поднимаемого груза передается на рельсы через колеса тележки. При расчете балки на прочность размер зоны контакта колес с балкой мал по сравнению с длиной балки и нагрузку можно считать сосредоточенной. Однако при расчете напряжений вблизи зоны контакта нагрузку следует считать распределенной. К сосредоточенным нагрузкам относят не только сосредоточенные силы, но и пары сил, примером которых можно считать нагрузку, создаваемую гаечным ключом при закручивании гайки.

Распределенные нагрузки бывают распределенными по длине и по площади. В результате действия внешних сил в теле возникают внутренние силы мера взаимодействия между частицами одного тела.

Все внешние нагрузки можно разделить на статические и динамические. Статическими считаются нагрузки, в процессе приложения которых силы инерции малы и ими можно пренебречь, в противном случае нагрузки считаются динамическими.