Инженерных конструкциях

состоит из четырех разделов. В первом из них рассмотрены общие вопросы теории механизмов. Второй раздел, посвященный основам сопротивления материалов — науке о прочности и жесткости инженерных конструкций, изложен в объеме, необходимом для изучения последующих разделов: третьего, в котором рассмотрены вопросы проектирования наиболее распространенных механизмов (кулачковых, фрикционных, зубчатых), и четвертого, посвященного деталям механизмов. В этих разделах достаточное внимание уделено прочностным расчетам, базирующимся на методах сопротивления материалов и являющимся основой современного машиностроения. Все разделы, тесно связанные между собой и с курсом теоретической (общей) механики, играют чрезвычайно большую роль в формировании современного инженера. Общая и прикладная механика являются базовыми дисциплинами при изучении тех объектов, с которыми приходится иметь дело современному горному инженеру: проходческих и выемочных горных машин, горнотранспортных машин и стационарных машин горной техники (подъемные машины, вентиляторы, насосы, горно-обогатительное оборудование). Все это говорит о том, что к данному курсу студентам следует отнестись весьма серьезно и должным образом его освоить. В зависимости от конкретной программы соответствующие части курса могут быть сокращены. Например, будущим инженерам-технологам не надо изучать специфические детали приборных систем. Для студентов других специальностей, наоборот, знакомство с этими деталями может оказаться необходимым. Таким образом, студент, пользующийся данным учебным пособием, должен отобрать тот материал, который соответствует программе изучаемого им курса.

Комплект типового оборудования стендов для натурных испытаний инженерных конструкций и сооружений типа 2-СО (ЗИМ, г. Армавир) [1120] позволяет собирать по различным схемам стенды для

натурных испытаний инженерных конструкций и сооружений, а также других крупных объектов.

2. Для уменьшения массы таких инженерных конструкций, как краны или мосты, стальные балки могут быть заменены

Классы инженерных конструкций с учетом воздействий на них Вид неустойчивости

Для многих практических задач метод Гоффа оказывается непригодным или применим только при выполнении ряда дополнительных условий. Так, при исследовании поля вибраций инженерных конструкций, обусловленных работой машин, приходится иметь дело с неоднородными средами, импульсные переходные функции которых произвольны, вследствие чего в них могут наблюдаться значительные потери корреляции сигналов (см. § 3 гл. 3) . Поэтому, прежде чем применять метод Гоффа в таком случае, необходимо провести дополнительное исследование

Расчету колебаний стержней — простейших элементов многих машинных и инженерных конструкций — посвящена обширная литература [144, 191, 212, 282, 300, 325, 360]. Целью настоящей главы является изложение наиболее важных с акустической точки зрения приближенных теорий колебаний стержней — продольных, изгибных и крутильных. Главное внимание уделено вопросам, не освещенным в литературе систематически: основным допущениям этих теорий, пределам их применимости, сравнительному анализу дисперсионных зависимостей.

Для многих деталей машин и инженерных конструкций, которые имеют различные поверхностные трещи неподобные дефекты металлургического, технологического или эксплуатационного происхождения, стадия зарождения усталостной трещины может не лимитировать общую длительность процесса разрушении и в этом случае долговечность изделия будет определяться временем роста микротрещины до критических размеров. Изучение закономерности роста усталостных трещин с учетом влияния различных физико-химических факторов позволяет более глубоко понять механизм усталостного разрушения и вскрыть процессы, не выделяемые при испытании гладких образцов. Применение образцов с заранее выведенной трещиной ужесточает условия испытания и позволяет обнаружить влияние даже очень слабоактивных сред. Количественные данные о влиянии коррозионных сред на скорость роста усталостных трещин могут быть использованы для расчетов изделий с трещинами.

3. Б е з у х о в К. И., Испытание инженерных конструкций, ОНТИ, 1937.

А между тем архитекторы — поборники архитектурного авангарда, и прежде всего конструктивисты, — охотно сотрудничали с такими крупными инженерами, как А. Лолейт, Г. Красин, С. Прохоров и др. Творческие принципы формообразования архитектурного авангарда были в принципе понятны и близки инженерам и строителям, стремившимся внедрить в практику новейшие технические достижения. Анализ использования новейших инженерных конструкций приводит к неожиданным выводам: оказывается, архитекторы упорно избегали осваивать наиболее перспективные конструкции, позволяющие создавать поверхности двоякой кривизны и необычные объемно-пространственные композиции. Создавалась довольно парадоксальная ситуация — конструктивисты в своих декларациях провозглашали конструктивную целесообразность архитектурной формы и призывали к максимальному использованию технических нововведений и в то же время не замечали наиболее перспективных конструктивных решений.

И все же, «переболев» на ранней стадии повышенным вниманием к процессам формообразования во внестроительных объектах инженерной техники, конструктивисты взяли на вооружение и формообразующие возможности строительных конструкций. Это характерно, например, для проектов Весниных 1923—1925 гг., заложивших основу стилистики архитектурного конструктивизма. Но, как показывает анализ, архитекторы весьма избирательно осваивали формообразующие возможности инженерных конструкций, не включая, например, в сферу своего внимания конструкции с двоякой кривизной, в том числе конструкции В. Шухова.

собою, поэтому данный механизм может передавать вращение между двумя эксцентрично расположенными валами А и В с постоянной угловой скоростью со = о>2 = w4. В инженерных конструкциях угол а.,4 обычно равен а24 = 90°. Аналог ускорения ф? равен ф4 == 0.

собою, поэтому данный механизм может передавать вращение между двумя эксцентрично расположенными валами Л и В с постоянной угловой скоростью и — со2 = (о4- В инженерных конструкциях угол а24 обычно равен а24 = 90°. Аналог ускорения ф4 равен ф4 = 0.

Мы начнем изложение курса с теории механизмов и затем перейдем к упругому телу. Там мы и сообщим некоторые сведения об инженерных конструкциях и сооружениях. В заключение мы рассмотрим расчет и конструкцию некоторых распространенных механизмов, типовых узлов и часто встречающихся деталей машин.

При нахождении никеля в коррозионной среде происходит быстрое потускнение поверхности и по ней распространяется общая коррозия. Простые никелевые покрытия довольно эффективны для защиты стали в инженерных конструкциях, внешний вид которых имеет второстепенное значение. Сопротивляемость действию кислот у никеля исключительно хорошая. На декоративных никелевых покрытиях быстрое потускнение нежелательно. Для того чтобы сохранить внешнюю привлекательность, на защитные никелевые покрытия обычно наносят декоративный блестящий слой хрома. При этой сложной схеме

Определение динамических характеристик механических систем. Задачи акустической диагностики этого класса заключаются в нахождении на основе анализа акустических сигналов динамических характеристик элементов механических систем, в частности машинных и присоединенных конструкций, или характеристик их шумового или вибрационного поля. Одна задача этого класса рассматривается в главе 3: соотношения (3.31) и (3.36) представляют собой уравнения относительно неизвестной импульсной переходной функции или частотной характеристики линейной системы. Отметим также задачи, состоящие в определении на основе спектрально-корреляционного анализа вибрационных сигналов затухания в сложных инженерных конструкциях, коэффициентов отражения волн от препятствий, характеристик звукового излучения и др. [242]. Мы не будем подробно останавливаться на задачах этого класса. Многие из них непосредственно примыкают к задачам идентификации динамических систем и получили достаточное освещение в литературе [103, 242, 257, 336].

Допустимость предположения о диффузнюсти вибрационного поля в инженерных конструкциях обоснована, в частности, в работах [5, 6]. Частотный диапазон, в котором справедливо это предположение, можно сформулировать по аналогии с архитектурной акустикой, где звуковое поле в помещении полагается диффузным, если в нем одновременно возбуждаются с равными амплитудами не менее 10 мод собственных колебаний [7]. В акустике пластин, где поле двумерно, можно считать поле диффузным, если возбуждают более 5 мод.

В чем же причина такой профессиональной слепоты? Ведь, казалось бы, с глаз архитекторов уже упала неоклассическая «повязка», мешавшая им видеть в инженерных конструкциях эстетические потенции? Повязка действительно упала, архитекторы с удивлением, широко открытыми глазами увидели огромные формообразующие возможности инженерных конструкций. Но произошло то, чего больше всего боялись конструктивисты, но что неизбежно должно было произойти, — стремительно стали формироваться новые стилистические стереотипы. И если процесс формообразования на базе инженерных конструкций может и не иметь обратной связи, то процесс стилеобразования без такой обратной связи немыслим. Короче говоря, сложившаяся стилистика конструктивизма стала уже в чем-то диктовать архитекторам избирательный подход к освоению формообразующих возможностей конструкций. Конструктивизм, несмотря на все словесные протесты его лидеров против превращения его из «метода» в «стиль», имел сильную, ярко выраженную внутреннюю тенденцию к сложению стилистики определенной системы, средств и приемов художественной выразительности. На какой-то стадии своего развития конструктивизм оказался в плену сформированного им «конструктивного стиля». В плену в том смысле, что конструктивисты, освоив определенный класс инженерных конструкций, как бы перестали с той же остротой видеть формообразующие возможности конструкций иных классов, особенно самых новых и перспективных, в том числе гиперболоид-ных конструкций, которые разрабатывал В. Г. Шухов. Формообразующие возможности гиперболоидных конструкций не оценили в 20-е годы и сторонники других течений архитектурного авангарда. И все же менее всего этого можно было ожидать именно от конструктивистов, провозглашавших использование новейших конструкций в качестве важнейшего принципа своей творческой концепции. На практике получалось так, что конструктивисты, освоив эстетические возможности не столь уж новейших решетчатых металлических и безбалочных железобетонных конструкций и выработав на их основе приемы и средства художественной выразительности и стереотипы объемно-пространственной композиции, в выборе конструкций стали весьма разборчивы.

Эта глава посвящена вычислительным методам, предназначенным для исследования трещинообразных дефектов (разрывов сплошности) с произвольной конфигурацией фронта, возникающих в трехмерных конструкционных элементах. В большинстве случаев в данной главе мы будем считать, что конструкцию можно рассматривать как трехмерное линейно-упругое однородное тело. Изучаются как внутренние, так и поверхностные дефекты. В инженерных конструкциях поверхностные дефекты наиболее часто встречаются в области больших градиентов напряжений. Вот некоторые примеры: поверхностные дефекты в пластине, подвергнутой воздействию растягивающих и изгибающих нагрузок, поверхностные дефекты в области крепежных отверстий, дефекты на внутренних или наружных поверхностях сосудов высокого давления, поверхностные дефекты в области соединения трубчатых насадков с сосудами высокого давления и т. п. Форма этих дефектов часто может быть аппроксимирована математическими средствами с помощью части эллипса или окружности. Однако математическая идеализация поверхностных дефектов с помощью половины или четверти эллипса может в иных случаях оказаться неработоспособной. Для обеспечения длительной и безопасной работы конструкции поверхностные дефекты произвольной формы должны рассчитываться с учетом эксплуатационных нагрузок.

Резюмируя, отметим, что композиционные материалы с металлической матрицей требуют разработки усложненной технологии с целью реализации преимуществ, которые они могут дать в инженерных конструкциях. При разработке этих композиционных материалов следует тщательно рассмотреть проблемы химической и механической совместимости двух фаз. Вследствие высоких прочности и модуля упругости матрицы взаимодействие между матрицей и упрочняющим компонентом происходит в большей степени, чем в случае композиционных материалов с матрицей из смолы. Кроме того, многие из свойств металлических сплавов, полезных для инженерных конструкций, позволяют использовать указанные сплавы в качестве матрицы композиционных конструкционных материалов.

Использование металлических пластин в любых инженерных конструкциях перспективно только в тех случаях, когда они улучшают какие-либо свойства или сочетания свойств, а также имеют более низкую стоимость по сравнению со стоимостью монолитного материала. При выборе металлических пластин для использования в слоистых материалах рассматриваются следующие свойства: упругость, прочность, пластичность, вязкость разрушения, физические или химические свойства, такие, как плотность, тепло- и электропроводность, химическая активность или коррозионная стойкость.

Преимущества и недостатки различных методов обсуждаются в связи с уровнем достигнутых свойств. Указаны также области, по которым имеется мало сведений. Заключительный раздел освещает некоторые требования, предъявляемые к материалам при использовании их в инженерных конструкциях и при дальнейших разработках.

При такой постановке задачи для конструкции допускаются два состояния: невозмущенного равновесия (и = 0) и параметрических колебаний, направление которых ортогонально направлению действующих сил. В реальных системах невозмущенное равновесие при действии динамических нагрузок практически невозможно. В инженерных конструкциях имеются разнообразные технологические неправильности, эксцентриситеты, отклонения от номинальных размеров и идеальной формы и т. д. Поэтому при динамическом нагружении параметрического характера обязательно возникают колебания конструкции независимо от величины параметров воздействия. Интенсивность этих колебаний может быть различной в зависимости от устойчивости или неустойчивости режима, соответствующего данному сочетанию параметров системы. Соотношение (5.1) при этом приобретает смысл уравнения в вариациях по отношению к исходным уравнениям движения.