Моделі навантажень
Зовнішні сили (навантаження), що діють на тіло, що деформується, прийнято ділити на:
- статичні (стаціонарні) і динамічні (нестаціонарні) (тобто незалежні та залежні від часу);
- Поверхневі та об'ємні;
- Зосереджені та розподілені.
За характером застосування у часі навантаження поділяються на статичні та динамічні. Навантаження, що повільно змінюються за часом від нуля до свого кінцевого значення, називаються статичними; силами інерції тут нехтують. Умова статичного навантаження
,
де - час наростання навантаження;
Динамічні навантаження супроводжуються значними прискореннями точок тіла, що деформується. При цьому виникають сили інерції, якими нехтувати не можна. Динамічні навантаження ділять на миттєво прикладені, ударні та повторно-змінні.
Навантаження вважається миттєво прикладеним або швидко прикладеним, якщо воно зростає протягом короткого проміжку часу:
.
Авіаційні конструкції багаторазового користування піддаються, як правило, дії змінних навантажень, званих повторно-змінними.
Об'ємні сили діють безперервно по всьому об'єму тіла. Прикладами об'ємних сил можуть бути сили тяжіння, відцентрові сили, електромагнітні сили та сили інерції. Поверхневі сили прикладені до точок поверхні тіла і є результатом взаємодії твердих тіл або впливу на них зовнішнього середовища, наприклад, потоку повітря, що набігає, на крило ЛА (повітряне навантаження).
Часто навантаження, розподілене по поверхні р (рис. 1.5а), призводять до головногоплощині, внаслідок чого виходить навантаження q, розподілене по лінії або погонне навантаження (рис. 1.5б). Вочевидь, що розмірність розподіленої площею навантаження Н/м 2 , а погонної – Н/м. Іноді в технічній літературі погонне навантаження q називають розподіленим, у тому сенсі, що воно розподілене по довжині конструктивного елемента.
Рис.1.5. Розподілена (а) та погонна (б) навантаження
Іноді виникає необхідність приведення розподіленого по поверхні або погонного навантаження до еквівалентної зосередженої сили. При цьому абсолютне значення еквівалентної сили дорівнює площі епюри (графіка зміни розподіленого навантаження по довжині елемента конструкції) розподіленого навантаження і прикладена в центрі тяжкості цієї епюри. Так, на рис. 1.6 показані схеми переходу від реально діючого погонного навантаження до еквівалентної сили Рекв для двох найпростіших випадків: рівномірного погонного навантаження та навантаження, розподіленого за лінійним законом. Очевидно, що такий перехід допустимо лише в тому випадку, якщо довжина ділянки дії погонного навантаження l істотно менша за довжину всього об'єкта в цілому L, як це показано на рис. 1.7. Трапляються навантаження, які можуть бути представлені у вигляді зосередженого моменту (пари сил) (розмірність H·м).
Всі реальні зовнішні навантаження розподілені по деякому кінцевому ділянці тіла. Проте, при схематизації реальних об'єктів (наприклад, вузлів кріплення) у опорі матеріалів робляться спрощення у системі сил, прикладених до елемента конструкції. Сенс спрощення, у якому вводиться поняття зосередженої сили, зрозумілий з рис.1.7 (при сила , що у вузлі кріплення вантажу вважається зосередженої). Аналогічно можна розглянути запровадження поняття зосередженого моменту.