О справочниках и формулах

О справочниках и формулах

За полтораста лет развития теории упругости были исследованы напряжения иперемещения, возникающие в телах почти всех мыслимых форм при действии самыхразнообразных нагрузок. Однако результаты этих исследований первоначальнопубликуются, как правило, в слишком сложной форме, они до пределаматематизированы, и это затрудняет их применение широким кругом инженеров.Сегодня значительная часть этих данных сведена к набору определенныхстандартных задач, решения которых могут быть представлены в виде достаточнопростых формул. Формулы эти, охватывающие почти все возможные случаипроектирования, можно найти в соответствующихсправочниках. Ими может пользоваться всякий, кто располагает здравымсмыслом и знаком с элементарной алгеброй, а также с содержанием гл. 2.Некоторые из этих формул приведены в приложениях 2 и 3.

Если этими формулами пользоваться осмотрительно, они могут оказатьсячрезвычайно полезными и послужить незаменимым инструментом для большинстваинженеров. Прибегая к ним, не следует смущаться; все мы практически имипользуемся. Но их следует применять осмотрительно!

1) Убедитесь, что вы действительно понимаете смысл данной формулы.

2) Убедитесь, что она действительно применима к вашему конкретному случаю.

3) Помните, помните и еще раз помните, что эти формулы не принимают в расчетконцентрации напряжений или другие особые локальные условия.

Теперь подставьте в формулы соответствующие нагрузки и размеры, предварительноубедившись, что они выражены в одной системе единиц и не напутаны порядкичисел. Затем проделайте элементарные вычисления, и вы получите нужное вамнапряжение или перемещение. Затем посмотрите на полученный результат строгими недоверчивым взглядом и подумайте, выглядит ли он правильным, кажетсяли он вам правильным. В любом случае лучше повторить вычисления еще раз- вдруг вы потеряли где-нибудь двойку.

Естественно, что ни математика, ни формулы из справочника не “спроектируют”за нас конструкцию. Проектировать должны мы сами на основе собственногоопыта, здравого смысла и интуиции; по окончании проектирования с помощьюрасчетов проверьте конструкцию и, хотя бы приблизительно, определите, какихнапряжений и перемещений можно в ней ожидать.

На практике процесс конструирования часто протекает примерно так. Сначалаопределяют наибольшие нагрузки, действию которых может подвергнуться конструкция,и перемещения, которые можно считать допустимыми. И то и другое иногдаустанавливается существующими нормами и правилами, если же это не так,то определить их иногда бывает непросто. Такое положение требует от конструкторапринятия решения, и в случае сомнений лучше несколько перестраховаться.Иногда, правда, при этом можно зайти слишком далеко, и увеличение весаконструкции лишь увеличит опасность. Такого рода примеры мы уже приводили.

После того как основные нагрузки определены, можно приступить к первымдостаточно грубым наброскам будущей конструкции – на этой стадии конструкторделает эскиз чаще всего на миллиметровке. Затем с помощью соответствующихформул следует прикинуть, какими примерно будут напряжения и перемещения.С первой попытки они могут оказаться слишком малы или слишком велики, поэтомувносятся соответствующие изменения в проект, и так продолжается до техпор, пока все не будет в порядке. После этого делается уже комплект чертежейпо всем правилам. Они служат руководством при изготовлении конструкциив металле. Оформленные в соответствии со стандартом чертежи совершеннонеобходимы, когда детали должны изготовляться обычным заводским способом,но для достаточно простых или любительских разработок без них вполне можнообойтись. Однако на основании собственного опыта я могу сказать, что вслучае серьезных разработок “чертеж”, сделанный на обратной стороне конверта,недопустим.

Если вы дошли уже до рабочих чертежей и предлагаемая вами конструкциядействительно важна, то вы обязаны забыть о покое и постоянно думать ибеспокоиться о ней. Когда я занимался внедрением пластмассовых деталейв конструкцию самолета, я не мог заснуть ночами, думая об этих деталях.Тот факт, что ни одна из этих деталей ни разу не подвела, я отношу почтицеликом на счет благотворного действия этого беспокойства. Именно самонадеянностьприводит к авариям, а тревога за конструкцию предотвращает их. Так чтопроверяйте все не раз и не два, а снова, снова и снова.

Приложения 2-4

Приложение 2. Теория изгиба балок