Сопротивление материалов

Сопротивление материалов изучает поведение различных материалов при действии на них сил и указывает, как подобрать для каждого элемента конструкции необходимый материал и поперечные размеры, чтобы соблюсти условие надёжности этой конструкции.

Часто сдерживающими требованиями для избыточной надёжности являются такие факторы, как минимальный вес конструкции, её дешевизна, быстрота постройки и т.п.

Бывает, что сопротивлению материалов приходится решать видоизменённую задачу – проверять достаточность размеров спроектированных или существующих конструкций.

Обычно сопроматом проверяются три вещи:

  • Прочность – способность материала (образца, детали, элемента конструкции…) не разрушаясь сопротивляться действию внешних сил;
  • Жёсткость — это способность конструктивных элементов сопротивляться деформации при внешнем воздействии;
  • Устойчивость – способность конструктивного элемента сохранять под нагрузкой первоначальную форму равновесия.

Сопротивление материалов является частью механики деформируемого тела, её прикладной или физической частью. К математической части относится теория упругости и пластичности.

При этом сопротивление материалов тесно связано со статикой (имеется ввиду раздел теоретической механики), т.к. в прочности рассматривается равновесие как целых конструкций, как отдельных её частей, так и частиц материала этой конструкции.

А теперь вопрос, с которого, наверное, стоило начинать: зачем всё это?

Действительно, зачем вообще изучают сопротивление материалов?

Для более полного понимания разобьём этот вопрос на два:

  1. Зачем сейчас изучают сопротивление материалов?
  2. Какова причина возникновения дисциплины прочности? А также что способствовало её развитию?

Отвечая на первый вопрос, стоит посмотреть вокруг и обратить внимание на всё многообразие конструкций, которое нас окружает: различные здания, мосты, поезда, автомобили, подъёмные краны, корабли, самолёты, вертолёты и т.д. и т.п.

Согласитесь, строить всё это «на глаз» было бы крайне безответственно. Ошибка может привести как и к человеческим жертвам, так и к целым техногенным катастрофам.


Переходя ко второму вопросу, важно помнить, что бывают общества традиционные и общества индустриальные. Традиционное общество не имело потребности в каких-либо расчётах конструкций, ибо эти конструкции были простейшими, строились они «на глаз» и на опыте предков.

Когда традиционное общество стало уступать индустриальному, когда начал распадаться феодальный строй, развиваться торговый капитал, начали развиваться международные морские отношения, когда начала зарождаться и развиваться горная и металлургическая промышленность – вот тогда-то и появилась потребность в расчётах усложняющихся конструкций.

Началом прочности как науки принято считать 1638 год, когда Галилео Галилей систематизировал все свои исследования в области механики и прочности и написал книгу «Две новые науки».

Значительно повлиял на развитие дисциплины прочности бурный рост промышленности в 19-ом веке: внедрение паровых машин, строительство железных дорог, мостов, плотин, каналов, больших судов и крупных зданий. Также весомый вклад внесла авиационная промышленность с её культурой минимального веса конструкции.

Отвечая на второй вопрос, можно подытожить и сказать, что наука о прочности развивается параллельно с развитием техники строительства и машиностроения, а причиной её зарождения стала индустриализация общества.