Что такое растяжение и сжатие?

Растяжение и сжатие является первым разделом с которым знакомятся студенты в рамках сопромата. Растяжение (сжатие) – это такой способ воздействия на стержень при котором в его поперечных сечениях возникает только одно внутреннее усилие – продольная сила.

Какие существуют виды растяжения и сжатия?

Указанное выше определение относится только к центральному растяжению или сжатию, то есть все внешние силы, в этом случаем, прикладываются к центру тяжести поперечных сечений, то есть они направленны вдоль оси стержней. В сопромате есть более сложный вид растяжения при котором силы прикладываеются внеценртенно, а в поперечных сечениях в ответ появляется сразу несколько внутренних силовых факторов. Для решения задач на данную тематику потребуются знания сразу нескольких разделов сопромата, поэтому будем продвигаться постепенно, начиная с более простых тем, данная статья будет посвященна только центральному растяжению и сжатию.

Метод сечений и растяжение (сжатие)

Как говорилось выше, в центрально растянутых или сжатых элементах конструкций возникают только продольные усилия. Как узнать численное значение этих сил? Для их определения сопроматчики пользуются методом сечений. В чем собственно этот метод заключается? Если тело нагружено внешними силами находится в равновесии, то и отдельные части этого тела будут находится в равновесии. Данный метод позволяет устанавливать связь между внутренними и внешними силами. Рассмотрим этот метод в действии на примере бруса, который растягивается какой-то внешней силой.

Например, если мы хотим узнать продольное усилие в поперечном сечении, находящемся справа от свободно торца бруса на расстоянии x, мысленно рассекаем брус в намеченном месте, компенсируем действие одной части бруса на другую прикладывая силы N, то есть уравновешиваем одну часть и другую, тем самым сила N и будет той искомой внутренней продольной силой, не трудно догадаться что эта сила будет численно равна внешней силе F.

Отличием здесь служит только направление этих сил. Так же очевидно, что в каком бы месте бруса мы не делали сечение и находили продольную силу, она бы всегда была равна внешней. Отсюда, формулируем полезное правило, которое в дальнейшем обязательно пригодится: если в пределах участка нагруженного стержня действует только постоянная внешняя сила, то в поперечных сечениях стержня на данном участке будут возникать одинаковые внутренние усилия, которые численно будут равны внешней силе.

На практике в стержнях по всей длине могут возникать различные по величение продольные силы. Для того чтобы отслеживать их величину по всей длине, сопроматчики придумали строить так называемые эпюры продольных сил.

Эпюра в сопромате – это график показывающий распределение какой-либо величины по длине нагруженного элемента.