Материалдар кедергісіне кіріспе

1. 1 Дәріс 1. Материалдар кедергісіне кіріспе 1.1. Негізгі түсініктер және жорамалдар

2.

Материалдар кедергісі–
конструкция элементтерін
беріктікке, қатаңдыққа
және орнықтылыққа
есептеуге арналған
ғылым саласы.

3.

Беріктік деп конструкцияның немесе оның
жеке элементтерінің сыртқы күш әсеріне
қирамай қарсыласу қабілетін айтады.
Денелер сыртқы күш әсерінен өздерінің
өлшемдері мен формаларын өзгертеді, яғни
деформацияланады. Кез келген дененің
деформацияға қарсыласу қабілетін оның
қатаңдығы деп атайды.
Орнықтылық - дененің бастапқы тепетеңдігін
жоғалтпайтын
жүктемені
қабылдайтын қасиеті.

4.

Материалдар кедергісі деп констукциялар мен
машиналар элементтерінің, беріктікке, қатаңдыққа және
орнықтылыққа зерттейтін пән. Материалдар кедергісінің
негізгі 3 есебі бар.
1.Беріктік есебі – конструкциялар мен машиналар
элементтернің сыртқы күштерге қарсыласу қабілеті
2.Қатаңдық есебі – конструкциялар мен машиналар
элементтерінің деформацияға қарсыласу қабілеті
3.Орнықтылық есебі - конструкциялар мен машиналар
элементтерінің алғашқы тепе-теңдік қалпын сақтап қалу
қабілеті

5.

Бірінші жорамал. Кез келген дене есептелгенде үздіксіз
тұтас орта деп қарастырылып, оның дискреттік (атомдық)
құрылымы ескерілмейді.
Құрылыста кездесетін бетон, тас сияқты құрылыс материалдары
мен
машина
өндірісінде қолданылатын
конструкциялық; материалдардьң құрылымы – ұсақ дәнді,
кристалды. Кристалдардың өлшемдері реал дененің
өлшемдеріне қарағанда шексіз кіші болғандықтан, денені
үздіксіз тұтас орта деп қарастыруға болады.
Екінші жорамал. Машина бөлшектері біртекті, яғни
олардың кез келген нүктелерінің қасиеттері бірдей.

6.

Үшінші жорамал. Материалдар изотропты, яғни
олардың, механикалық қасиеттері барлық бағытта бірдей.
Әр түрлі бағыттарда механикалық қасиеттері бірдей емес
материалдарды анизотропты материалдар деп атайды.
Төртінші жорамал. Күш түскенге дейін денеде ішкі
кeрнеу жоқ.
Бесінші жорамал. Күш әрекеттерінің тәуелсіздік
принципі (суперпозиция принципі).
Бұл принцип бойынша денедегі топ күштер әсерлерінің
нәтижесі, сол топтағы жеке күштердің әсерлерінің
нәтижелерінің қосындысына тең. Яғни, күш тобының
әсерінен жүйеде пайда болған деформация, сол топтағы
жеке
күштердің
әсерлерінен
пайда
болған
деформациялардың қосындысына тең.

7.

Алтыншы жорамал. Сен-Венан принципі. Бұл
принцип бойынша, конструкция, элементінің
сыртқы күш түсірілген жерінен жеткілікті
қашықтықта жатқан нүктеде пайда болған ішкі
кернеу, сыртқы күшті түсіру әдісіне байланысты
емес.

8.

Сыртқы күштер
Денеге оны сырттай қоршаған ортадан немесе көрші
денеден берілетін күшті сыртқы күш деп атайды.
Сыртқы күштер денеге беттері немесе тұтас көлемі
арқылы берілуі мүмкін. Беті арқылы берілетін сыртқы
күш беттік, ал көлемі арқылы берілетін сыртқы күш
көлемдік күш деп аталады.
Күштерді, олардың өзгеру заңдылықтарына және әсер
ету ерекшеліктеріне байланысты бірнеше түрге бөледі.
Қадалған күш деп, конструкция элементтеріне нүкте
арқылы берілетін күшті айтады; өлшем, бірлігі ньютон
(н), килоньютон (кн), меганьютон (мн). Негізінде, күш
денеге нүкте арқылы берілуі мүмкін емес. Мысалы,
вагонның, дөңгелегінен рельске берілетін күш кішігірім
аудан арқылы таралады. Сен-Венан принципі бойынша
бұл ауданды нүктемен ал таралған күшті қадалған
күшпен алмастыруға болатынын жоғарыда атап өттік.

9.

Жайылып таралған күш қарқындылығымен сипатталады.
Қарқындылық лaтыншa q әрпімен белгіленеді; өлшем
бipлігі н/м2; кН/м2; мН/м2.
Қарқындылық деп бірлік ауданда әсер етіп тұрған күштің,
шамасын айтады. Біркелкі таралған тұрақты күштің кез
келген нүктедегі қарқындылығы өзара тең, ал
бірқалыпсыз таралған айнымалы күштің қарқындылығы
әр түрлі.
Уақытқа байланысты шамасы өзгермей әсер етіп
тұрған күшті тұрақты, ал уақыт аралығында әсер ететін
күшті уақытша күш деп атайды.
Әсер ету жылдамдығына байланысты сыртқы күштерді
статикалық және динамикалық күштер деп екіге бөледі.

10.

Статикалық күш деп нөлден соңғы шамасына
жеткенше жылдамдығы жай, жеткен соң тұрақты болып
қалатын күшті айтады. Мұндай күш әсерніен
деформацияланған конструкцияның үдеуі мардымсыз,
инерция күші нөлге тең.
Динамикалық күштің әсер етуі жылдам. Мұндай
күштің әсерінен конструкция немесе оның, элементтері
елеулі тербелістерге ұшырайды.
Кинетикалық энергиясы бар қозғалыстары дененің
екінші бip денеге соқтығысуы арқылы берілеін күшті
соққы күш деп атайды. Машина бөлшектеріне уақытқа
тәуелді, периодты түрде қайталанып түсетін күштерді
айнымалы – қайталанбалы күштер деп атайды

11.

12.

13.

Конструкция элементтерінің
түрлері:
1) Брус –нің бір өлшемі (ұзындығы),
қалған екі екі өлшемінен әлдеқайда
үлкен дене.
Брустың көлденең қимасы
Ось бруса

14.

Сырық- негінде созылу немесе
сығылу құбылыстарын
қабылдайтын дене.
Арқалық - негінде иілу
құбылыстарын қабылдайтын брус.
Вал - көлденең қимасы дөңгелек
негінде бұралу құбылыстарын
қабылдайтын брус.

15.

2) Қабықша – бір өлшемі
(қалыңдығы) қалған екі өлшемінен
кіші дене..
Жек жағдайы – пластина.

16.

Есептеу моделі немесе есептеу
сұлбасы (ЕС) – қабылдайтын
факторларынан босатылған
объектісінің жазылуы.
ЕС келесі мәселелер қабылданады:
1) конструкция элемент факторлары
(сырық, арқалық, вал и т.с.с.)
2) материал
3) жүктеме

17.

Материал:
1) үзіліссіз (көлем үзіліссіз толтырылған)
2) біртекті (барлық нүктелерінде
қасиеттері бірдей)
3) изотропты (барлық бағытта
қасиеттері бірдей). Анизотропты
материалға ағаш, маталалар т.б.
4) серпімді (жүктемелерді алып
тастағанда бастапкы формасын және
өлшемі сақталып қалатын)

18. 1.2. Сырықтың көлденең қимасының ішкі күштер факторлары

19.

Ішкі күштерді анықтау үшін
(ІКФ-ішкі күштер факторлары)
қию тәсілі қолданылады:
1) қима жүргізіледі;
2) жүргізілген қиманың бір
жағының тепе-теңдігі
қарастырылады.

20.

21.

Статиканың негізгі теоремасы
бойынша қарастырылатын
қалдырылған бөлігіндегі
қимасындағы таралған ішкі
күштер факторларын киманың
центріне келтіреміз, яғни бір
күшпен (негізгі вектор R) және
бір қос күшпен (моменті L
болатын) ауыстырамыз.

22.

z өсі қиманың нормалі бойымен бағытталған, ал х и у
өстері оның жазықтығында орналасқан.
Негізгі вектор R-ді 3 күшке жіктейміз: N, Qх , Qу .
Негізгі момент L -ді өстерге қатысты 3 моментке
жіктейміз: Mх , Mу , Mz .

23.

Жалпы жағдайда 6 ішкі күш
факторы болады:
N – бойлық күш
Qx , Qy – көлденең күштер
Mz – бұраушы момент
Mx , My – июші моменттер

24.

Күрделі кедергілердің түрлері:
- иіліп созылу (сығылу);
- иіліп бұралу;
- көлднең иілу (екі жазықтықтағы иілу )
және т.с.с.

25.

Сырықтың қалдырылған бөлігінің
қимасындағы ІКФ, осы бөлігіне
құрылған тепе-теңдік теңдеулер
жүйесі
бойынша
анықталады
(жалпы жағдайда 6 тепе-теңдік
теңдеулер жүйесі).
Брустың өсі бойымен ІКФ өзгеру
графигі эпюрі деп аталады.