В этом посте вы найдете информацию о:

1. То, что мы называем нагрузкой.
2. Виды нагрузки
3. Концентрированная сила (точечная нагрузка)
4. Равномерное распределение постоянной нагрузки
5. Непрерывная нагрузка распределена неравномерно
6. Сфокусированный момент

В этой статье мы сосредоточимся на статических нагрузках. Как уже говорилось Википедия:

Статическое нагружение - действие сил с неизменными во времени величинами, направлениями и точками приложения относительно данного тела.

Важно и стоит подчеркнуть, что статические нагрузки неизменны во времени. Существуют также динамические нагрузки, но о них мы поговорим в последующих постах о динамике.

Виды нагрузки

Мы сосредоточимся на основных нагрузках, с которыми вы можете столкнуться в задачах по механике или прочности материалов.

Все чертежи диаграмм нагрузки на балки, использованные в статье, были созданы в программе Калькулятор Белека

Концентрированная сила (точечная нагрузка)

Сосредоточенная сила - самый распространенный тип нагрузки в задачах по механике. Ниже приведен пример сосредоточенной силы, приложенной к балке.

Сосредоточенная сила - это вектор с определенным направлением, направлением вращения и величиной, приложенный в точке крепления, приложения силы.

Единицей силы в СИ является ньютон [Н].

Чаще всего используются символы F или P.

Примером концентрированной силы в окружающем нас мире может служить человек, стоящий на пешеходном мосту или мостовой, лампа, стоящая на столе. На самом деле ни один из приведенных примеров не давит на землю в одной точке, а действует на определенную площадь. Тем не менее, мы примем некоторое упрощение в решаемых вопросах и сведем такие нагружающие элементы к точечной силе. Это связано с тем, что отношение площади, на которую объект давит на подложку, к площади всего элемента невелико.

Концентрированные силы могут быть приложены под углом. В этом случае целесообразно разложить силу на две составляющие: горизонтальную и вертикальную.

Равномерное распределение постоянной нагрузки

Следующий тип нагрузки, о котором мы поговорим, - непрерывная нагрузка. Этот тип нагрузки вызывает больше всего проблем при решении задач. В отличие от сосредоточенной силы, она действует по некоторой длине. Поэтому, чтобы вычислить результирующую силу от непрерывной нагрузки, необходимо величину нагрузки умножить на длину, на которую она действует.

Как и в приведенном выше примере, постоянная нагрузка, чаще всего обозначаемая строчной буквой „q”, может быть заменена сосредоточенной силой Q=q*l

Единицей СИ непрерывной нагрузки является [Н/м].

Реальным примером, когда речь идет о постоянной нагрузке, является снег на крыше, который распределяется по всей поверхности. В этом случае мы не можем свести все к сосредоточенной силе.

Непрерывная нагрузка распределена неравномерно

Непрерывная неравномерно распределенная нагрузка - это следующий тип, который мы будем анализировать. Принцип действия аналогичен, с той лишь разницей, что, как следует из названия, нагрузка не будет равномерной.

Мы можем столкнуться с несколькими случаями такой нагрузки. Мы можем иметь треугольную или трапециевидную нагрузку.

Сфокусированный момент

Наконец, мы обсудим сосредоточенный момент. Это результат сведения пары сил к одной точке. При записи уравнения равновесия Сосредоточенный момент не учитывается при расчете результирующих сил в горизонтальном и вертикальном направлениях. Мы учитываем его только в уравнениях для моментов.

Единицей измерения сосредоточенного крутящего момента является [Нм].

На данный момент нет необходимости умножать его на расстояние

Вы только что узнали о наиболее часто встречающихся типах нагрузок. В следующих статьях вы узнаете, как рассчитать их воздействие на балку, раму или ферму.

P.S Все чертежи диаграмм нагрузки на балки, использованные в статье, были созданы в программе калькулятор лучей