Что такое сопромат или сопротивление материалов?

Сопромат

Сопромат – это дисциплина о методах и способах расчета элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость. Сопромат – это сокращенное название предмета «сопротивление материалов». Изучается этот предмет студентами вторых курсов, в основном, два семестра. После освоения таких дисциплин как математика, материаловедение, теоретическая механика. Особенно важно освоить перед изучением сопромата термех. Хоть и в теоретической механике все тела рассматриваются абсолютно твердыми телами, то есть никак не реагирующие на внешнее воздействие, в плане деформаций. Но все же важность представляет раздел статики. Без знаний статики не решить практически ни одной задачи по сопромату.

Зачем вообще нужен сопромат?

Ни одна строительная конструкция, будь это многоэтажный дом или мост, ни одна машина, механизм не обходится при проектировании без расчетов на прочность и жесткость. Конечно, сегодня инженеры, не будут рассчитывать, скажем, вращающуюся печь для обжига шлама методами, которые предлагает сопромат. Хоть это и возможно. Но зачем если есть компьютер? Все расчеты производятся на ЭВМ, с помощью такого программного обеспечения как Nastran, ANSYS и им подобным. В основе этих программ лежит метод конечных элементов. Суть этого метода в том, что компьютер разбивает расчетную модель на много небольших участков и считает. Причем для каждого последующего участка входными данными является результат, полученный при расчете предыдущего участка. Расчет получается быстрым, а самое главное точным.

Зачем тогда спрашивается изучать сопромат студенту год, а может и полтора? Сопромат способствует пониманию тех процессов, которые происходят внутри нагруженных элементов строительных конструкций или деталей машин. Формирует представление о том, как более рационально спроектировать тот или иной элемент конструкции, чтобы он был максимально прочным при минимальном расходе материала, одновременно удовлетворял таким критериям как долговечность и надежность. Даже чтобы кнопки нажимать на компьютере, подобрать правильно расчетную схему, входные данные, а потом считать результат, выданный ЭВМ, проанализировать его, нужны знания сопромата.

Основные разделы в сопромате

1. Растяжение (сжатие) – это самый простой раздел, с него, как правило, студенты начинают знакомиться с сопроматом. Учатся строить первые эпюры внутренних усилий, подбирают рациональные размеры поперечных сечений для стержней центрально сжатых или растянутых. Проводят первые расчеты на прочность, жесткость, сравнивая допустимое перемещение с перемещением расчетным. Свои навыки, полученные на лекциях, студенты оттачивают на двух основных типах задач этого раздела. На центрально растянутых (сжатых) брусьях или стержневых системах.
2. Изгиб является самым популярным разделом в сопромате. У многих людей, когда-то изучавших сопромат, эта дисциплина ассоциируется с балками и эпюрами для них. Так как в ВУЗах в основном делается упор именно на этот раздел. 1/6 часть любого учебника по сопротивлению материалов приходится на изгиб, и это не случайно. Практически все элементы конструкций, в той или иной степени, работают на изгиб. Тем более понимание процессов происходящих при поперечном, его еще называют прямым, изгибе облегчает понимание процессов происходящих при более сложных видах сопротивления: косом изгибе, внецентренном растяжении (сжатии) и т.д.

При решении задач на изгиб приходится иметь дело, с вышеупомянутыми, балками, а также не менее интересными рамами. Для тех и других, обязательно строятся эпюры внутренних силовых факторов, а затем, обычно, проверяется, соблюдается ли условие прочности, если все размеры известны изначально или подбираются размеры из условия прочности. Это далеко не все, что предстоит делать с балками и рамами, это только самый популярный сценарий расчета. Также особое внимание уделяется методам определения перемещений поперечных сечений элементов работающих на изгиб. Перемещения при изгибе определяются несколько сложнее, чем при растяжении или кручении. Здесь поперечные сечения помимо того, что перемещаются вертикально, так еще и поворачивают на определенный угол, все это высчитываются несколькими способами, которые рассмотрены на этом сайте.

Сопромат