Podstawy wytrzymałości materiałów i konstrukcji

Opis

Podręcznik jest przeznaczony przede wszystkim dla studentów wydziałów mechanicznych uczelni technicznych oraz kierunków pośrednio związanych z problematyką wytrzymałości materiałów i konstrukcji (na przykład inżynieria bezpieczeństwa, logistyka i inne), dla osób studiujących szeroko rozumiane zarządzanie, a także dla absolwentów uczelni technicznych chcących odświeżyć wiedzę z zakresu wytrzymałości. W kolejnych rozdziałach przedstawiono następujące zagadnienia: (1) podstawy wytrzymałości materiałów i konstrukcji, (2) układy prętowe, (3) analizę stanów naprężenia i odkształcenia, (4) hipotezy wytrzymałościowe, (5) momenty bezwładności figur płaskich, (6) skręcanie, (7) zginanie płaskie belek prostych, (8) wytrzymałość złożoną, (9) metody energetyczne, (10) ramy i łuki, (11) wyboczenia sprężyste konstrukcji, zmęczenie materiału, metodę elementów skończonych, badania wytrzymałościowe, współczesne konstrukcje inżynierskie, ekonomiczne aspekty obliczeń wytrzymałościowych, optymalizację w obliczeniach wytrzymałościowych.

Spis treści

Przedmowa / 6

1. Podstawy wytrzymałości materiałów i konstrukcji / 9
1.1. Statyka ciała sztywnego / 9
1.2. Systemowe podejście do wytrzymałości materiałów i konstrukcji / 19
1.3. Charakterystyka wytrzymałości materiałów i konstrukcji / 22
1.4. Modele w wytrzymałości / 30
1.5. Siły wewnętrzne / 39
1.6. Naprężenia / 45
1.7. Przemieszczenia i odkształcenia / 49
1.8. Doświadczalne podstawy wytrzymałości / 55
1.9. Warunki wytrzymałościowe / 63
1.10. Zasada superpozycji / 66
1.11 Zadania statycznie wyznaczalne i statycznie niewyznaczalne / 67
1.12 Zasada de Saint-Venanta / 69
1.13 Rachunek jednostek / 71

2. Układy prętowe / 74
2.1. Układy prętowe statycznie wyznaczalne / 74
2.2. Układy prętowe statycznie niewyznaczalne / 85
2.2.1. Układy prętów / 85
2.2.2. Naprężenia termiczne / 91
2.2.3. Naprężenia montażowe / 96

3. Analiza stanów naprężenia i odkształcenia / 99
3.1. Analiza stanu naprężenia / 99
3.1.1. Składowe stanu naprężenia / 99
3.1.2. Jednoosiowy stan naprężenia / 100
3.1.3. Płaski stan naprężenia / 102
3.1.4. Przestrzenny stan naprężenia / 108
3.2. Analiza stanu odkształcenia – odkształcenia objętościowe i postaciowe / 108
3.3. Związki między stanem odkształcenia i stanem naprężenia / 112

4. Hipotezy wytrzymałościowe / 121
4.1. Wytężenie materiału / 121
4.2. Hipoteza największego naprężenia stycznego / 126
4.3. Hipoteza energii odkształcenia postaciowego / 126

5. Momenty bezwładności figur płaskich / 128
5.1 Momenty statyczne, środek ciężkości / 128
5.2. Momenty bezwładności / 129
5.3. Twierdzenie Steinera / 132
5.4. Momenty bezwładności względem obróconego układu współrzędnych / 133
5.5. Główne momenty bezwładności / 134

6. Skręcanie / 143
6.1. Skręcanie wałów o przekroju okrągłym / 143
6.1.1. Skręcanie wałów statycznie wyznaczalnych / 147
6.1.2. Skręcanie wałów statycznie niewyznaczalnych / 150
6.2. Skręcanie swobodne wałów o przekroju nieokrągłym / 154

7. Zginanie płaskie belek prostych / 158
7.1. Wykresy sił poprzecznych i momentów zginających / 158
7.2. Naprężenia normalne w zginanej belce / 169
7.3. Naprężenia styczne w belce zginanej / 174
7.4. Obliczenia wytrzymałościowe zginanych belek / 177
7.5. Równanie różniczkowe linii ugięcia belki / 180
7.6. Wyznaczanie przemieszczeń w zginanych belkach / 187
7.6.1. Metoda obciążeń wtórnych / 187
7.6.2. Metoda superpozycji / 190
7.7. Belki statycznie niewyznaczalne / 192
7.8. Równanie trzech momentów / 196
7.9. Belki o zmiennych przekrojach / 201

8. Wytrzymałość złożona / 205
8.1. Przypadki wytrzymałości złożonej / 205
8.2. Zginanie płaskie w dwóch płaszczyznach / 208
8.3 Zginanie ukośne / 210
8.4. Zginanie i rozciąganie / 217
8.5. Zginanie i skręcanie / 220
8.6. Ogólny przypadek wytrzymałości złożonej / 222

9. Metody energetyczne / 233
9.1. Energia sprężysta / 233
9.2. Energia sprężysta w przypadku ogólnym / 236
9.3. Energia sprężysta prętów, wałów i belek / 238
9.4. Siły i przemieszczenia uogólnione. Układ Clapeyrona / 243
9.5. Twierdzenie Castigliana / 247
9.6. Zasada wzajemności prac Bettiego / 261
9.7. Zasada minimum energii Menabrea / 264
9.8. Metoda Maxwella-Mohra. Równanie kanoniczne metody sił / 268

10. Ramy i łuki / 275
10.1. Ramy / 275
10.2. Łuki / 284

11. Zagadnienia wybrane / 292
11.1. Wyboczenie sprężyste konstrukcji / 292
11.2. Zmęczenie materiału / 304
11.3. Metoda elementów skończonych / 309
11.4. Badania wytrzymałościowe / 315
11.5. Współczesne konstrukcje inżynierskie / 320
11.6. Ekonomiczne aspekty obliczeń wytrzymałościowych / 323
11.7. Optymalizacja w obliczeniach wytrzymałościowych / 327

Literatura / 332
Skorowidz / 334