Внешние и внутренние силы

Рассмотрим сначала внешние силы (силовые моменты). Можно сказать – внешние нагрузки. Нагрузки различают по способу приложения и по характеру воздействия на деталь или конструкцию.

По способу приложения нагрузки подразделяют на сосредоточенные и распределенные.

К сосредоточенным относят силы, которые передаются на деталь или элемент конструкции через площадку небольших размеров (по сравнению с размерами детали). В расчетной схеме сосредоточенную силу считают приложенной в точке. Сила является векторной величиной, обозначается, как правило, буквой F и измеряется в Ньютонах (Н). Напомним также, что силовой момент (или момент силы) обозначается М (иногда Т), измеряется в Нм и имеет два направления: по часовой стрелке и против часовой стрелки.

К распределенным о тносятся нагрузки, приложенные непрерывно на некоторой длине, площади, или в объеме. На схемах такие нагрузки изображают в виде графиков, показывающих изменение нагрузки по длине, площади, или в объеме. Характеристикой распределенной нагрузки является ее интенсивность q, то есть величина нагрузки, которая приходится на единицу длины, площади, или объема. Нагрузка, распределенная по длине, измеряется, например, в Н/мм, нагрузка, распределенная по площади – в Н/мм² (МПа), а нагрузка, распределенная в объеме – в Н/мм³. Будем пользоваться в основном нагрузками, распределенными по длине и площади.

По характеру воздействия на детали или элементы конструкции нагрузки подразделяют на статические и динамические.

Статические – это неизменные или медленно меняющиеся со временем силы (или моменты). Примером могут служить силы тяжести, силы (моменты) двигателя и силы полезного сопротивления машин непрерывного действия. Динамическими называют нагрузки, непрерывно меняющиеся по какому либо закону. Динамические нагрузки делятся на мгновенно приложенные или ударные и повторно-переменные или периодические. Такие нагрузки возникают в звеньях машин периодического или непериодического действия из-за переменности динамических параметров.

Описанные внешние силы, приложенные к детали, могут изменить ее форму: растянуть, сжать, согнуть и т.д. Материал детали сопротивляется этим внешним воздействиям благодаря наличию внутренних сил межмолекулярных связей. Эти внутренние силы присутствуют и в ненагруженной детали, а при нагружении они возрастают. Будем рассматривать только те внутренние силы, которые возникают в результате внешних нагрузок (внутренние силы в ненагруженной детали равны нулю). Эти внутренние силы являются предметом изучения дисциплины «Сопротивление материалов», так как именно их величина характеризует способность тел сопротивляться внешним воздействиям.