5В071200 «Машина жасау» 5В072400 «Технологиялық машиналар және жабдықтар»

1."МАТЕРИАЛДАР КЕДЕРГІСІ" ҒЫЛЫМЫНЫҢ НЕГІЗГІ ҰҒЫМДАРЫ

2. "MАТЕРИАЛДАР КЕДЕРГІСІ ҒЫЛЫМЫНЫҢ ДАМУ ТАРИХЫНА ҚЫСҚАША ШОЛУ

3. "MАТЕРИАЛДАР КЕДЕРГІСІ" ПӘНІНДЕ ҚАБЫЛДАНАТЫН ЖОРАМАЛДАР

4. СЫРТҚЫ КҮШТЕР

5. ДЕФОРМАЦИЯ МЕН ОРЫН АУЫСТЫРУ

6. ҚИЮ ӘДІСІ.ІШКІ КҮШТЕР.

7. КЕРНЕУЛЕР.

КІРІСПЕ. "МАТЕРИАЛДАР КЕДЕРГІСІ" ҒЫЛЫМЫНЫҢ НЕГІЗГІ ҰҒЫМДАРЫ

Ірі құрылыстар, зәулім биік үйлер, ұшу аппараттары, сонымен қатар халық шаруашылығында кеңінен қолданылатын әр түрлі машиналардың бәрі де алдын ала дайындалған жобалар бойынша жасалады. Жобада күрделі конструкцияның және оның жеке элементтерінің материалдары мен өлшемдері, оларға әсер етуші күштердің сипаттары сияқты әр түрлі деректер толығымен көрсетіледі. Машина құрылымының жобалануы кезінде, оның келешек жұмыс істеу шарттарына байланысты, өздеріне және жеке бөлшектеріне әр түрлі инженерлік талаптар қойылады. Бұл талаптардың негізгілерінің бірі материалдардың беріктігі, сонымен қатар жеке элементтерінің қатаңдығы мен орнықтылығы.

Жұмыс істеп тұрған машина бөлшектерінде пайда болатын деформациялар шама жағынан өте кіші. Оларды сезімтал приборлар — тензометрлермен өлшеп аныктауға болады. Бұл деформациялар денелердің орнықты тепе-теңдік күйіне немесе қозғалыс заңдылықтарына әсерін тигізбеуі де мүмкін. Дегенмен, деформацияның табиғатын толық зерттеп білмей, машина бөлшектерінің сенімді жұмыс істеуін немесе қирап істен шығып қалуын алдын ала болжай алмаймыз. Деформация шамасы дене өлшемдеріне қарағанда қаншалықты кіші болғанымен, көп жағдайларда оны шектеуге тура келеді. Мысалы, токарлы станоктың шпиндель отырған білігі аз ғана деформация алса, онда өңделіп жатқан машина бөлшегінің өлшемдерінің дәлдігіне сенуге болмас еді.

Конструкция элементтерін қатаңдыққа есептеу материалдар кедергісі ғылымында шешілетін екінші негізгі мәселе болып саналады.

"Материалдар кедергісі" курсында қарастырылатын келесі мәселе — конструкция элементтерін орнықтылыққа есептеу. Мысал ретіңде төменгі ұшы катаң бекітілген, бойлық осінің бойымен сығылған стерженьді қарастырайық. Сығушы күштің аз шамаға өсуіне байланысты, стерженьде пайда болатын деформацияның шамасы да аз болса, оңда ол өзінің орнықтылық күйін немесе жұмыс істеу қабілетін жоғалтпайды.

Сонымен, конструкция элементтерінің беріктігін, қатаңдығын және орнықтылығын зерттейтін ғылым материалдар кедергісі деп аталады.

"Материалдар кедергісі" ғылымының өсіп дамуы өндіргіш күштердің, техниканың өсіп жетілуімен тікелей байланысты. Сондықтан, материалдарды есептеу әдістері де тұрақты болып қалмай, дамып өзгеріп отырады.

Жас мамандарды даярлау жолында "Материалдар кедергісі" пәнінің алатын орнын, мағынасын көрсету үшін, бұл ғылымның өсіп даму тарихына қысқаша тоқтала кетейік.

"Материалдар кедергісі" ежелгі ғылымдардың бірі. Ерте кезден адам баласы өз өмірін қамтамасыз ету үшін еңбек кұралдарын, кішігірім құрылыстарды жасай отырып, рычагтың пайдалы қасиеттерін, механиканың негізгі заңдарын түсіне бастаған.

"Материалдар кедергісі" ғылымының негізін қалаушы деп атақты итальян ғалымы, математика профессоры Галилео Галилейді атайды. Оның 1638 жылы жазылған "Екі ғылым саласына қатысты математикалық дәлелдемелер мен әңгімелер" деп аталатын еңбегінде материалдардың кедергісі мен динамикаға байланысты бірнеше есептердің шешімдері берілген.

Галилей инженерлік құрылыстарды салуға тікелей өзі араласты. Конструкциялық және құрылыс материалдарының кедергісін зерттей отырып: "Дененің үш өлшемдерін өзара пропорционал өсіргенмен, оның беріктігі пропорционал өспейді" деп тұжырым жасады.

Әрине, Галилей материалдар кедергісінің теорияларын дәл құра алған жоқ. Өйткені, ол сыртқы күш пен денеде пайда болатын деформацияның арасындағы байланысты сипаттайтын физикалық заңдылықты білмеген. Бұл заңдылықты, 1676 жылы көптеген төжірибе нәтижелерін өңдей отырып, француз ғалымы Роберт Гук тұрғызып, төмендегідей анықтама берді: "Сыртқы күш әсерінен денеде пайда болатын деформация сол күшке әрқашан да тура пропорционал".

"Материалдар кедергісі" жеке ғылым болып, Галилей заманы-кан 200 жылдан кейін қалыптасты. Бұл жерде француз ғалымы Навьенің қосқан елеулі үлесін атап өткен дұрыс. Егер бұрынғы инженерлер конструкциялардың қирауына соқтыратын күштер шамасын есептесе, Навье конструкцияның жұмыс істеп тұрған күйін ескере отырып есептеуді ұсынады. Сонымен қатар, "Материалдар кедергісі" ғылымына сыртқы күш әсерінен денеде пайда болатын ішкі күштерді сипаттайтын кернеу деген физикалық түсінік енгізді. Навье ұсынған әдіс бойынша, конструкция элементтері сенімді жұмыс істеу үшін, олардың көлеміндегі ең үлкен кернеу, тәжірибе жүзінде анықталған материалдардың мүмкіндік кернеуінен кіші болуы тиіс.

"Материалдар кедергісі" ғылымының онан әрі дамуы құрылыс механикасы мен машина жасау өнеркәсібінің өсуімен қатар осы саладағы ұлы математиктер, физиктер, инженерлердің көптеген еңбектерімен тығыз байланысты.

"MАТЕРИАЛДАР КЕДЕРГІСІ" ПӘНІНДЕ ҚАБЫЛДАНАТЫН ЖОРАМАЛДАР

Конструкция элементтерін есептеу әдістерін жеңілдету үшін, "Материалдар кедергісі" пәні материалдардың құрылымы, қасиеттері туралы, деформациялар мен күштер және т. б. деректер туралы бірнеше жорамалдар қабылдаған. Бұл жорамалдар ескеріліп алынған есептеу нәтижелерінің дұрыс екені, оларды инженерлік практикада кеңінен қолдануға болатыны тәжірибе жүзіңде дәлелденген.

Бірінші жорамал. Кез келген дене есептелгенде үздіксіз тұтас орта деп қарастырылып, оның дискреттік (атомдық) құрылымы ескерілмейді.

Екінші жорамал. Машина бөлшектері біртекті, яғни олардың кез келген нүктелерінің қасиеттері бірдей.

Үшінші жорамал. Материалдар изотропты, яғни олардың механикалық қасиеттері барлық бағытта бірдей. Ғылыми зерттеулердің көрсетулеріне қарағанда, материалдардың құрамына кіретін кристалдардың әр түрлі бағыттардағы қасиеттері бірдей емес. Мысалы, мыс кристалдарының әр түрлі бағыттардағы механикалық қаситтерінің өзара 3 еселік айырмашылығы бар. Бірақ, материалдарда ретсіз орналасқан кристалдардың өте көп болуына байланысты, олардың кез келген бағыттағы қасиеттері өзара теңеледі.

Әр түрлі бағыттарда механикалық қасиеттері бірдей емес материалдарды анизотропты материалдар деп атайды.

болады

СЫРТҚЫ КҮШТЕР

Құрылыс конструкциялары немесе машиналар қызметтерін атқарған кезінде, олардың өзара байланысқан бөлшектері бір-біріне қаңдай да бір күшпен әсер етіп тұрады. Мысалы, вагонға тиелген жүктің салмағы рессорлары арқылы осьтерге, одан дөңгелектерге, дөңгелектерден рельске түседі. Сол сияқты плотинаның салмағы, ондағы судың қысымы табаны арқылы жерге беріледі.

Денеге, оны сырттай қоршаған ортадан немесе көрші денеден берілетін күшті сыртқы күш деп атайды. Сыртқы күштер денеге беттері немесе тұтас көлемі арқылы берілуі мүмкін. Беті арқылы берілетін сыртқы күш беттік, ал көлемі арқылы берілетін сыртқы күш көлемдік күш деп аталады.

Күштерді, олардың өзгеру заңдылықтарына және әсер ету ерекшеліктеріне байланысты бірнеше түрге бөледі.

Қадалған күш деп, конструкция элементтеріне нүкте аркылы берілетін күшті айтады; өлшем бірлігі ньютон (Н), килоньютон (кН, меганьютон (МН). Негізінде, күш денеге нүкте арқылы берілуі мүмкін емес. Мысалы, вагонның дөңгелегінен рельске берілетін күш кішігірім аудан арқылы таралады. Сен-Венан принципі бойынша бұл ауданды нүктемен, ал таралған күшті қадалған күшпен алмастыруға болатынын жоғарыда атап өттік

Қарқындылық деп, бірлік ауданда әсер етіп тұрған күштің шамасын айтады. Біркелкі таралған тұрақты күштің кез келген нүктедегі қарқындылығы өзара тең, ал бірқалыпсыз таралған айнымалы күштің қарқындылығы әр түрлі. Мысалы, үй шатырының үстінде жатқан қардың салмағы шатыр бетіне біркелкі жайылып таралған тұрақты, яғни кез келген нүктедегі қарқындылығы бірдей (I. 3, а-сурет). Құрылыс алаңына үйіліп төгілген құмның салмағы алаң бетіне бірқалыпсыз таралып түседі, яғни кез келген нүктедегі қарқындылығы бірдей емес (I. 3, б-сурет).

Денеге тұтас көлемі арқылы берілетін күштер, бірлік көлемде әсер етіп тұрған күш шамасымен, яғни қарқындылығымен сипатталады; өлшем бірлігі Н/м³, кН/м³, МН/м³. Серпімділік теориясында денеге әсер ететін көлемдік күш, оның көлемінде қатаң түрде үздіксіз біркелкі жайылып таралады деп қарастырылады.

Уақытқа байланысты шамасы өзгермей әсер етіп тұрған күшті тұрақты, ал уақыт аралығында әсер ететін күшті уақытша күш деп атайды. Мысалы, өтіп бара жатқан поездың темір жол көпіріне түсетін салмағы уақытша, ал көпірдің өз салмағы тұрақты.

Әсер ету жылдамдығына байланысты сыртқы күштерді статикалық және динамикалық күштер деп ажыратады.

Статикалық күш деп нөлден соңғы шамасына жеткенше жылдамдығы баяу, жеткен соң тұрақты болып қалатын күшті айтады.

ДЕФОРМАЦИЯ МЕН ОРЫН АУЫСТЫРУ

Қаңдай дене болмасын сыртқы күш әсерінен өздерінің өлшемдері мен пішіндерін өзгертеді, деформацияланады.

Дененің сызықты өлшемдерінің өзгеруі сызықтық деформация, ол бұрыштық өлшемдерінің өзгеруі бұрыштық деформация делінеді.

Деформация нәтижесінде дененің сызықтық өлшемінің өсуі — созылу (ұзару), ал кемуі — сығылу (қысқару) деп аталады.

Деформация материалдың атомдарының ара қашықтықтарының өзгеруі мен атом блоктарының орын ауыстыруы салдарынан туады. Оның табиғатын толық зерттеп білу үшін, жазық дененің кез келген нүктесінің жанынан өзара перпендикуляр АВ_, СА түзулерін алайық (I. 5, а-сурет).

Бұл қатынастың бөліміндегі АС кесіндісінің ұзындығы s нөлге ұмтылғандағы шегі А нүктесіндегі толық салыстырмалы деформацияны анықтайды.