Прочность. Сопротивляемость. Сопротивление материалов

Издание содержит эскизы образцов, диаграммы, схемы, необходимые студентам для выполнения шести лабораторных работ по курсу «Сопротивление материалов» в 3-м семестре под руководством преподавателя. В рабочей тетради также приведены таблицы для записи результатов испытаний и расчетов.

Издание содержит различные схемы и таблицы, необходимые студентам для выполнения семи лабораторных работ по дисциплине «Сопротивление материалов» в 4-м семестре под руководством преподавателя. Работы посвящены экспериментальным методам, используемым для подтверждения предположений, принятых при разработке расчетных схем, на примере стержневых систем.

Издание содержит эскизы образцов, диаграммы, схемы, необходимые студентам для выполнения шести лабораторных работ по курсу «Сопротивление материалов» в 3-м семестре под руководством преподавателя. В рабочей тетради также приведены таблицы для записи результатов испытаний и расчетов.

Применение когтевых шайб в нагельных соединениях позволяет увеличить несущую способность и жесткость узлов. Вместе с тем совместная работа когтевых шайб и нагелей в конструкциях из современных материалов изучена недостаточно. В работе приводятся основные недостатки существующих методик расчета таких соединений. Представлены дифференциальные уравнения, моделирующие поведение нагельного соединения с когтевыми шайбами с учетом возможных изменений форм когтей, влажности древесины, длительности действия нагрузки. Нагель и коготь шайбы описываются уравнениями для балок, лежащих на упруго-вязком основании, с использованием ядра уравнения K(τ, t), отражающего нелинейность факторов, влияющих на деформации соединителя. Приведены уравнения деформации нагеля, которые предлагается решать путем разложения в ряд методом Бубнова–Галеркина. Полученные выражения объединяются в одном уравнении с использованием функций Хэвисайда. Также представлены уравнения деформирования, которые записываются с учетом возможного смещения когтя по двум ортогональным направлениям. Приводятся выражения, позволяющие перейти от расчета когтей шайбы и нагеля к определению общей несущей способности и жесткости узла. Для адекватного моделирования поведения элементов соединения при достижении пластической стадии учитывается возможность образования пластических шарниров за счет изменения граничных условий. В статье приводится методика определения теоретических смещений и линейной жесткости соединения. Уравнения рассчитываются с использованием зависимостей, полученных экспериментальным путем. В ходе решения уравнений можно установить значения линейной жесткости. Данные значения сравниваются с экспериментальными, полученными ранее, для оценки адекватности предложенных решений. Распределение теоретических и экспериментальных данных обладает средней сходимостью 91 %, что подтверждает справедливость представленной методики определения жесткости нагельных соединений в LVL с когтевыми шайбами. Предлагаемая методика может быть рекомендована для более точного расчета деревянных конструкций по прочности и жесткости, что позволит снизить их материалоемкость и повысить надежность. Для цитирования: Черных А.Г., Данилов Е.В., Коваль П.С. Расчет жесткости соединений конструкций из LVL с когтевыми шайбами // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 4. С. 157–167. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-4-157-167
The use of claw washers in dowel connections allows to increase the bearing capacity and stiffness of joints. However, joint action of claw washers and dowels in the structures of advanced materials is studied insufficiently. The paper presents the key failures of existing methods for calculating such connections. Differential equations, that simulate the behavior of a dowel connection with claw washers taking into account the possible changes in the shape of claws, wood moisture content and the duration of loading, are presented. Washer dowel and claw are followed the equations for beams secured on a visco-elastic base, using the equation kernel K(τ,t), which reflects the nonlinearity of the factors affecting the deformation of a connection. The dowel deformation equations are given, which are proposed to be solved by the Bubnov-Galerkin method. The obtained expressions are united into a single equation using the Heaviside step functions. The deformation equations are presented as well. They are written taking into account the virtual displacement of a claw in two orthogonal directions. The expressions allow to pass from calculation of washer claws and a dowel to determination the total bearing capacity and joint stiffness. The possibility of plastification due to the changes in boundary conditions is considered for adequate simulation of connection components behavior upon reaching the plastic stage. The article provides a methodology for determining the theoretical displacements and linear stiffness of a connection. The equations are calculated using dependences available from experiments. In the course of solving the equations, it is possible to determine the values of linear stiffness. These values are compared with the experimental data received earlier to assess the adequacy of the obtained solutions. The distribution of theoretical and experimental data have an average convergence of 91 %, which confirms the validity of the presented methodology for determining the stiffness of dowel connections in LVL with claw washers. The proposed methodology can be recommended for more precise calculation of wooden structures in strength and stiffness, which will reduce their material consumption and enhence reliability. For citation: Chernykh A.G., Danilov E.V., Koval P.S. Stiffness Analysis of Connections of LVL Structures with Claw Washers. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 4, pp. 157–167. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-4-157-167

Методические указания составлены в соответствии с требованиями ФГОС ВО подготовки бакалавров, учебным планом и рабочей программой дисциплины. Состав и содержание задач, помещенных в методических указаниях, учитывают специфику подготовки обучающихся по указанному направлению. В представленной работе приводятся необходимые сведения и справочная литература для осуществления расчетов элементов конструкций на прочность и жесткость.

Изложен теоретический материал по дисциплине «Сопротивление материалов» для выполнения расчетно-графических и лабораторных работ по расчету напряженно-деформированного состояния кольцевых пластин с помощью электронных таблиц Microsoft Excel.

В пособии изложены закономерности усталостного разрушения и показано влияние технологических, эксплуатационных, конструктивных факторов на усталостную прочность (выносливость). Приведены примеры расчетов вала с использованием компьютерных технологий в средах Excel, MathCAD и Delphi.

Представлены определяющие соотношения пяти металлов ! алюминиевого сплава АМг6, бериллия, меди М1, тантала марки ТВЧ, природного урана. Для расчетов девиаторной составляющей сдвигового напряжения используется феноменологическая упругопластическая релаксационная модель. Шаровая составляющая тензора напряжений выражается уравнением состояния в форме Ми!Грюнайзена. Зависимость температуры плавления от плотности определяется на основе уравнения Линдемана. Модель учитывает деформационное и компрессионное упрочнение, термическое разупрочнение, влияние скорости деформирования, переход от скольжения к двойникованию при высокоскоростном деформировании, а также описывает релаксацию упругого напряжения. Параметрическая идентификация уравнений проведена на основе большого числа экспериментов.

Представлены определяющие соотношения пяти металлов – алюминиевый сплав АМг6, бериллий, медь М1, тантал марки ТВЧ, природный уран. Для расчетов девиаторной составляющей сдвигового напряжения используется феноменологическая упругопластическая релаксационная модель. Шаровая составляющая тензора напряжений выражается уравнением состояния в форме Ми – Грюнайзена. Зависимость температуры плавления от плотности определяется на основе уравнения Линдемана. Модель учитывает деформационное и компрессионное упрочнение, термическое разупрочнение, сложное влияние скорости деформирования на предел текучести, т. е. в неявном виде переход от скольжения к двойникованию при высокоскоростном деформировании, а также описывает релаксацию упругого напряжения. Параметрическая идентификация уравнений проведена на основе большого числа экспериментов

Изложен теоретический материал по дисциплине «Сопротивление материалов» для выполнении расчетно-графических и лабораторных работ по расчету напряженно-деформированного состояния кольцевых пластин с помощью электронных таблиц Microsoft Excel.

Построена итерационная схема для решения первой основной задачи для бесконечной плоскости с круговым отверстием для материалов, характеристики которых зависят от вида напряженного состояния, найдено решение во втором приближении.

Обсуждается феноменологическая модель хрупкого усталостного разрушения металлов и сплавов при пропорциональном циклическом нагружении. Модель строится как система гипотез о поэтапном развитии дефектов в металлах на микро-, мезо- и макроуровне (типа хрупких микро- и макротрещин), основанных на результатах теоретико-экспериментальных исследований о развитии усталостных разрушений, с выделением типичного состояния — дефекта определенного вида. Вероятность последовательного развития дефектов описывается системой рекуррентных автомодельных соотношений. Получены кривые усталости для различных предельных состояний металлов при некоторых пропорциональных нагружениях.

Изложены теоретические основы расчетов на прочность при осевом растяжении и сжатии, плоском изгибе, изгибе с кручением, а также основы расчета на прочность тонкостенных сосудов. Предназначено для самостоятельной работы студентов всех форм обучения, изучающих дисциплины «Прикладная механика» и «Сопротивление материалов».

Рассмотрена общая процедура расчета балок и рам методом сил, описана работа в комплексе Mathcad. Дано решение ряда статически неопределимых задач курса «Сопротивление материалов» с использованием метода сил в классической постановке и привлечением современных вычислительных средств. В приложениях приведены листинги расчетов в комплексе Mathcad для рассмотренных примеров.

Изложены приемы использования пакета программ Mathcad в операционной системе Microsoft Windows применительно к расчетам на прочность и жесткость стержневых систем постоянной и переменной жесткости при изгибе для произвольной нагрузки. В приложении приведен текст рабочих страниц Mathcad для рассмотренных примеров.

Методические указания предназначены для студентов кафедры «Прикладная математика», изучающих курс «Системы автоматизированного проектирования», и посвящены введению в методику решения задач определения напряженно-деформированного состояния деталей, а также оценке ресурса малоцикловой усталости и оптимизации конструкций методом конечных элементов. Предложено семь заданий, каждое содержит 40 вариантов. Приведены примеры выполнения заданий с пояснениями и рекомендациями.

Кратко изложено содержание основных тем курса «Сопротивление материалов», акцентируя внимание на наиболее сложных для понимания вопросах. Приведены расчётные схемы и исходные данные к расчётно-проектировочным работам по сопротивлению материалов, охватывающим основные разделы курса. Изложены методика выполнения работ, основные требования к оформлению, даны контрольные вопросы, рассмотрены примеры выполнения работ.

В указаниях изложены методики расчета ременных и цепных передач. Методика выполнения расчетов снабжена необходимыми справочными материалами и иллюстрациями.

На примере программ MathCAD, SCAD реализуется идея использования уже на младших курсах на факультетах сельскохозяйственного машиностроения современных машиностроительных комплексов, применяемых в инженерной практике для расчетов и проектирования строительных и машиностроительных конструкций.

В учебном пособии излагаются основные положения теории упругости, пластин средней толщины, расчет статически неопределимых стержневых систем,основы динамики конструкций, методы расчета на прочность и устойчивость, основы механики почв. В данном пособии приводится минимальная информация как о стандартных методах расчета на прочность и жесткость элементов с.-х. машин, так и о МКЭ.