Все внешние силы (нагрузки), действующие на изучаемое тело, следует рассматривать как проявление взаимодействия его с окружающими телами, которое представляется в виде сил или пар сил (моментов).
Все внешние силы (нагрузки) могут рассматриваться как сосредоточенные или распределённые.
В природе сосредоточенных сил не бывает. Все реальные тела практически контактируют через небольшие площадки. Однако принцип Сен-Венана позволяет в некоторых случаях распределенную нагрузку заменить равнодействующей силой, что значительно упрощает расчёты.
Сосредоточенные нагрузки выражаются в ньютонах [Н] и обозначается буквой F.
Распределённые нагрузки обозначаются буквой q и они подразделяются на:
- распределенные по длине L (например, силу тяжести стержня, учитывая небольшие размеры его поперечного сечения, рассматривают как распределённую нагрузку по длине). Размерность [FL−1].
- поверхностные (например, давление ветра или воды на стенку). Размерность [FL−2].
- объёмные, с размерностью [FL−3].
Сосредоточенные и распределённые нагрузки могут быть как статическими, так и динамическими.
Статическими называются нагрузки, которые изменяют свою величину или точку приложения с очень небольшой скоростью, так что возникающими при этом ускорениями можно пренебречь.
Динамическими называются нагрузки, изменяющиеся во времени с большой скоростью. Возникшие при этом силы инерции могут многократно превосходить те же нагрузки, приложенные статически.
Законы изменения нагрузок во времени могут иметь весьма сложный характер.
В сопротивлении материалов основным изучаемым элементом конструкции является брус – тело, у которого один из линейных размеров (длина) значительно превышает два других, определяющих поперечное сечение. При работе конструкции ее элементы воспринимают внешние силы и действие их передают друг другу.
Классификация внешних нагрузок
Внешние силы делятся на активные и реактивные (реакции связей). Активные силы принято называть нагрузками.
По способу приложения нагрузки бывают объемные и поверхностные, распределенные и сосредоточенные, по характеру изменения в процессе приложения – статические, динамические и повторно-переменные, по продолжительности действия – постоянные и временные.
Далее:
