Методы расчета конструкций

Общие положения

Размеры элементов конструкции должны быть определены так, чтобы в течение всего срока эксплуатации была исключена возможность разрушения и возникновения недопустимо больших деформаций при одновременном требовании экономии материала. Необходимые размеры сечений определяются из расчетов на прочность, жесткость и устойчивость.

Основным является расчет на прочность, который сводится к требованию, чтобы наибольшие напряжения в элементах конструкций не превосходили некоторой допустимой величины для данного материала.

Если расчет напряжений проводится по полным моделям, где максимально учитываются все процессы в конструкции при нагружении: продольно-поперечный изгиб, колебания, ударные взаимодействия и реальные физические свойства материала, то нет необходимости в отдельном определении критических нагрузок потери устойчивости и динамических составляющих напряжений.

Если же расчет ведется по приближенным моделям сопротивления материалов, то применяются три метода расчета:

- метод допускаемых напряжений,

- метод предельных состояний,

- метод разрушающих нагрузок.

По каждому методу вычисляется коэффициент запаса прочности n, который соответствующим образом нормируется в каждой отрасли техники с учетом разброса физических свойств материала, неопределенности нагрузок, допустимых дефектов, приближенности расчета напряжений, ответственности конструкции и т.д.

Расчет на жесткость сводится к требованию, чтобы наибольшие перемещения (удлинения, прогибы, осадки опор и др.) не превышали некоторых допустимых величин. Здесь статические расчеты по приближенным моделям достаточно точны и требуемые запасы n меньше, чем в расчетах на прочность. В ответственных случаях в рамках проверки жесткости проводится расчет на устойчивость, так как возможный переход к новой форме равновесия (бифуркация) может привести к недопустимому увеличению перемещений. В сложных конструкциях возможен и «эффект домино», когда потеря несущей способности одного элемента перераспределяет нагрузки между остальными. Перемещения становятся большими и растут вплоть до полного разрушения.