Предлагаем перевод медицинских заключений. . мобильный телефон игры бесплатно
Физика Электроника Сопромат Инженерная графика Испытание на сжатие Расчет на прочность Задачи курса сопротивление материалов Термическая обработка Металлургическое производство Электроалмазная обработка

Сопромат. Практические работы по метериаловедению

Содержание и задачи курса сопротивление материалов.

Сопромат – это наука об инженерных методах расчёта элементов конструкций на прочность, жёсткость и устойчивость.

Задачи проектирования – обеспечить условия жёсткости и устойчивости, с одновременным требованием экономичности и красоты.

Основные объекты расчёта сопромата – стержень, пластины, массивное тело.

Стержень: 


Осью стержня называется линия, соединяющая центры тяжести поперечных сечений.

Если ось стержня кривая – то стержень криволинейный; прямая – прямолинейный. Сопромат использует простые математические методы расчёта, с привлечением упрощений, гипотез и экспериментальных данных.

Основные гипотезы.

1. Гипотеза о сплошности: материал называется сплошным, т.е. он занимает сплошь объём, не учитывая молекулярное состояние, а также не учитывая камеры, пустоты.

2. Гипотеза об однородности: считаем, что в любой точке свойства одинаковы.

3. Гипотеза об изотопности: свойства материалов не зависят от направления.

4. Гипотеза о малых деформациях: считаем, что деформации малые по сравнению с размерами тела.


5. Гипотеза об абсолютной упругости: материал считается абсолютно упругим, если после удаления причин вызывающих деформации, они полностью исчезают.

Во многих случаях справедлив закон Гука(линейная связь между деформациями и силами). Используя закон Гука, а также гипотезу о малости деформаций, можем использовать принцип суперпозиции (закон сложения сил). Например, если на элемент конструкции действует несколько сил, то его можно рассчитать на каждую силу в отдельности, результат сложить.


 

Внешние силы.

Это результат взаимодействия нашего тела с другими телами. Внешние силы бывают поверхностные и объёмные.

Поверхностные силы распределены по всей поверхности или по какой-то её части.

 

  - интенсивность;

q – погонная нагрузка.

Объёмные нагрузки – это нагрузки, которые действуют по всему объёму (сила тяжести).

Внутренние силы – в сопромате учитывают только те внутренние силы, которые возникают в результате внешних нагрузок, считаем, что в нагруженном теле нет внутренних сил, используется метод сечений.

Эвтектика – мелкодисперсная механическая смесь разнородных кристаллов, кристаллизующихся одновременно при постоянной, самой низкой для рассматриваемой системы, температуре.

При образовании сплавов механических смесей эвтектика состоит из кристаллов компонентов А и В: Эвт. (кр. А + кр. В)

Процесс кристаллизации эвтектического сплава: до точки 1 охлаждается сплав в жидком состоянии. При температуре, соответствующей точке 1, начинается одновременная кристаллизация двух разнородных компонентов. На кривой охлаждения отмечается температурная остановка, т.е. процесс идет при постоянной температуре, так как согласно правилу фаз в двухкомпонентной системе при наличии трех фаз (жидкой и кристаллов компонентов А и В) число степеней свободы будет равно нулю 5_files/image011.gif. В точке 1/ процесс кристаллизации завершается. Ниже точки 1/ охлаждается сплав, состоящий из дисперсных разнородных кристаллов компонентов А и В.

в) Другие сплавы системы аналогичны сплаву II, кривую охлаждения сплава см на рис 5.3.б.

Процесс кристаллизации сплава II: до точки 1 охлаждается сплав в жидком состоянии. При температуре, соответствующей точке 1, начинают образовываться центры кристаллизации избыточного компонента В. На кривой охлаждения отмечается перегиб (критическая точка), связанный с уменьшением скорости охлаждения вследствие выделения скрытой теплоты кристаллизации. На участке 1–2 идет процесс кристаллизации, протекающий при понижающейся температуре, так как согласно правилу фаз в двухкомпонентной системе при наличии двух фаз (жидкой и кристаллов компонента В) число степеней свободы будет равно единице5_files/image012.gif. При охлаждении состав жидкой фазы изменяется по линии ликвидус до эвтектического. На участке 2–2’ кристаллизуется эвтектика (см. кристаллизацию эвтектического сплава). Ниже точки 2’ охлаждается сплав, состоящий из кристаллов первоначально закристаллизовавшегося избыточного компонента В и эвтектики.

Схема микроструктуры сплава представлена на рис. 5.4.

5_files/image013.gif

Рис. 5.4. Схема микроструктур сплавов: а – доэвтектического, б – эвтектического, в – заэвтектического

5. При проведении количественного структурно-фазового анализа, конода, проведенная через заданную точку, пересекает линию ликвидус и оси компонентов, поэтому состав твердой фазы или 100 % компонента А, или 100 % компонента В.

 

Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии

Диаграмма состояния и кривые охлаждения типичных сплавов системы представлены на рис.5.5.

1. Количество компонентов: К = 2 (компоненты А и В);

2. Число фаз: f = 3 (жидкая фаза и кристаллы твердых растворов 5_files/image014.gif(раствор компонента В в компоненте А) и 5_files/image015.gif( раствор компонента А в компоненте В));

3. Основные линии диаграммы:

 линия ликвидус acb, состоит из двух ветвей, сходящихся в одной точке;

 линия солидус аdcfb, состоит из трех участков;

 dm – линия предельной концентрации компонента В в компоненте А;

 fn – линия предельной концентрации компонента А в компоненте В.

4. Типовые сплавы системы.

При концентрации компонентов, не превышающей предельных значений (на участках Аm и nВ), сплавы кристаллизуются аналогично сплавам твердым растворам с неограниченной растворимостью, см кривую охлаждения сплава I на рис. 5.5 б. При концентрации компонентов, превышающей предельные значения (на участке dcf), сплавы кристаллизуются аналогично сплавам механическим смесям, см. кривую охлаждения сплава II на рис. 5.5 б.

5_files/image016.gif

Рис. 5.5 Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (а) и кривые охлаждения типичных сплавов (б)

Сплав с концентрацией компонентов, соответствующей точке с, является эвтектическим сплавом. Сплав состоит из мелкодисперсных кристаллов твердых растворов 5_files/image017.gifи 5_files/image018.gif, эвт. (кр. тв. р-ра 5_files/image019.gif+ кр. тв. р-ра 5_files/image020.gif)

Кристаллы компонентов в чистом виде ни в одном из сплавов не присутствуют.

Метод сечений. Рассмотрим тело, которое находится в равновесии с действием активных и реактивных нагрузок. В том месте, где необходимо определить внутренне усилие, мысленно рассекаем тела на две части, и одну из них (любую) отбрасываем (например, часть B). Действие части B на часть A заменим нагрузкой, которая будет распределена по всему сечению. Из теоретической механики известно, что любое распределённую нагрузку, можно заменить главным моментом и главным вектором сил, проведённым в одной точке, обычно к центру тяжести.

Расчет на жесткость

Расчет на прочность

Дифференциальные зависимости при изгибе балок. Они нужны как для построения, так и для проверки правильности построения эпюр. Рассмотрим балку, которая находится в равновесии под действием внешних нагрузок, включая реакции опор.

Объёмные деформации. Потенциальная энергия деформации. В результате упругого деформирования твёрдого тела происходит накопление энергии. Эта энергия высвобождается в результате разрушения тела и называется потенциальной энергией.

Вычисление моментов инерции для некоторых простейших фигур

Понятие о напряжениях

Порядок решения статически неопределимой системы. Решаем статическую задачу (записываем уравнения статики) и определяем степень статической неопределённости.

Плоский изгиб Изгибом называется вид нагружения бруса, при котором к нему прикладывается момент, лежащий в плоскости проходящей через продольную ось. В поперечных сечениях бруса возникают изгибающие моменты.


Расчет физико-механических характеристик материала