Цели и задачи сопротивления материалов

Сопротивление материалов — это азбука расчетов на прочность. На стадии эскизного проектирования, приступая к работе над новой конструкцией, инженер с помощью простых формул сопротивления материалов определяет основные размеры конструкции или допускаемые нагрузки, если размеры конструкции заданы заранее. Конечно, эти формулы приближенные. Они имеют определенные ограничения, вызванные большим количеством упрощающих расчет гипотез, но надо помнить, что условие прочности о_тах< |о| = о_прел/я состоит из левой и правой частей. Определяемая опытным путем величина °прсд У^же содержит ошибку ~10%. Коэффициент запаса п вообще назначается почти «с потолка». В таком случае добиваться высокой точности расчета в левой части неравенства просто не имеет смысла и выдвигаемое обычно требование 5%-й точности расчетов представляется несколько завышенным. Результаты, получаемые по формулам сопротивления материалов, всегда находятся в пределах здравого смысла.

На второй стадии проектирования после определения основных размеров и рабочих параметров конструкции проводится значительно более точный расчет прочностных и динамических характеристик конструкции с помощью современных компьютерных программ с использованием метода конечных элементов. Для ответственных конструкций с целью уменьшения коэффициента запаса и, соответственно, веса конструкции на заключительной стадии доводки изделия проводят натурные стендовые испытания.

В процессе решения задачи кроме определения внутренних усилий требуется подобрать размеры конструкции. Число неизвестных в задаче соответственно увеличивается. Потребуются дополнительные уравнения. Таким уравнением является условие прочности. Но оно одно, следовательно, допускает появление только одного неизвестного, чаше всего размера сечения. Если же неизвестных размеров несколько, то они должны быть связаны между собой из конструктивных соображений. Если размеры конструкции известны, условие прочности позволяет подобрать допускаемую нагрузку или, если и нагрузка известна, просто проверить выполнение условия прочности.