Приложение 1. О справочниках и формулах

За полтораста лет развития теории упругости были исследованы напряжения и перемещения, возникающие в телах почти всех мыслимых форм при действии самых разнообразных нагрузок. Однако результаты этих исследований первоначально публикуются, как правило, в слишком сложной форме, они до предела математизированы, и это затрудняет их применение широким кругом инженеров. Сегодня значительная часть этих данных сведена к набору определенных стандартных задач, решения которых могут быть представлены в виде достаточно простых формул. Формулы эти, охватывающие почти все возможные случаи проектирования, можно найти в соответствующих справочниках. Ими может пользоваться всякий, кто располагает здравым смыслом 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 оказаться чрезвычайно полезными и послужить незаменимым инструментом для большинства инженеров. Прибегая к ним, не следует смущаться; все мы практически ими пользуемся. 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 расчет концентрации напряжений или другие особые локальные условия.

Теперь подставьте в формулы соответствующие нагрузки и размеры, предварительно убедившись, что они выражены в одной системе единиц и не напутаны порядки чисел. Затем проделайте элементарные вычисления, и вы получите нужное вам напряжение или перемещение. Затем посмотрите на полученный результат строгим и недоверчивым взглядом и подумайте, выглядит ли он правильным, кажется ли 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 собственного опыта, здравого смысла и интуиции; по окончании проектирования с помощью расчетов проверьте конструкцию и, хотя бы приблизительно, определите, каких напряжений и перемещений можно в ней ожидать.

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

После того как основные нагрузки определены, можно приступить к первым достаточно грубым наброскам будущей конструкции - на этой стадии конструктор делает эскиз чаще всего на миллиметровке. Затем с помощью соответствующих формул следует прикинуть, какими примерно будут напряжения и перемещения. С первой попытки они могут оказаться слишком малы или слишком велики, поэтому вносятся соответствующие изменения в проект, и так продолжается до тех пор, пока все не будет в порядке. После этого делается уже комплект чертежей по всем правилам. Они служат руководством при изготовлении конструкции в металле. Оформленные в соответствии со стандартом чертежи совершенно необходимы, когда детали должны изготовляться обычным заводским способом, но для достаточно простых или любительских разработок без них вполне можно обойтись. Однако на основании собственного опыта я могу сказать, что в случае серьезных разработок "чертеж", сделанный на обратной стороне конверта, недопустим.

Если вы дошли уже до рабочих чертежей и предлагаемая вами конструкция действительно важна, то вы обязаны забыть о покое и постоянно думать и беспокоиться о ней. Когда я занимался внедрением пластмассовых деталей в 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 почти целиком на счет благотворного действия этого беспокойства. Именно самонадеянность приводит к авариям, а тревога за конструкцию предотвращает их. Так что проверяйте все не раз и не два, а снова, снова и снова.

 

Приложения 2-4

 

Приложение 2. Теория изгиба балок

 

Приложение 3. Кручение

 

Приложение 4. Эффективность стержней (колонн) и пластин при сжатии