Тренажёр по сопромату

Здесь ничего не нужно считать. Вопросы бьют туда, где ошибка не видна в числах и всплывает уже на защите: с какой стороны откладывают эпюру, почему момент берут по модулю, от какой оси отмеряют плечо в теореме Штейнера. Ответ проверяется сразу, объяснение появляется под вопросом.

Вопросов: 41 · Тем: 8

Вопрос 1 из 41Верно: 0

Эпюры

Чему равен изгибающий момент на свободном конце консоли?

Что внутри

Все вопросы с ответами

Тот же список, что перемешивает тренажёр, — подряд и с объяснениями. Удобно пробежать глазами перед защитой.

Показать все 41 вопросов↓
  1. 1 · Эпюры

    В каком сечении изгибающий момент достигает экстремума?

    Ответ: Там, где эпюра Q проходит через ноль

    Поперечная сила — производная момента. Производная обратилась в ноль — у момента экстремум. Ноль самой эпюры M означает лишь смену растянутого волокна.

    Дифференциальные зависимости →
  2. 2 · Эпюры

    Под равномерно распределённой нагрузкой эпюра M имеет вид:

    Ответ: Параболы

    Каждое интегрирование поднимает степень на единицу: постоянная нагрузка даёт наклонную Q и параболическую M. Прямая на этом участке — верный признак ошибки.

  3. 3 · Эпюры

    Что происходит с эпюрами под сосредоточенной силой?

    Ответ: Q делает скачок на её величину, M ломается

    Сила разрывает поперечную силу: слева и справа от точки Q разная. Момент при этом остаётся непрерывным, но меняет наклон — на эпюре появляется излом.

  4. 4 · Эпюры

    Сосредоточенный момент, приложенный в пролёте, даёт:

    Ответ: Скачок на эпюре M и ничего на эпюре Q

    Внешний момент разрывает эпюру M ровно на свою величину. Поперечная сила его не чувствует: сумма вертикальных сил от момента не меняется.

  5. 5 · Эпюры

    Чему равен изгибающий момент на свободном конце консоли?

    Ответ: Нулю, если на самом конце нет сосредоточенного момента

    Отсекать справа нечего — момент обнуляется. Исключение одно: сосредоточенный момент, приложенный прямо на торце, и тогда эпюра начинается с его величины.

    Консоль с моментом на конце →
  6. 6 · Эпюры

    Что откладывают по вертикали на эпюре?

    Ответ: Величину внутреннего усилия в этом сечении

    Эпюра — график внутреннего усилия, то есть того, чем одна отсечённая часть действует на другую. Нагрузка рисуется на схеме выше, прогиб — отдельная эпюра.

  7. 7 · Знаки и правила

    С какой стороны от оси строители откладывают эпюру M?

    Ответ: Со стороны растянутого волокна

    Строительная традиция — растянутое волокно, машиностроительная — сжатое. Числа одинаковы, картинка зеркальна; важно объявить соглашение в начале работы и не менять его.

  8. 8 · Знаки и правила

    Какой момент опаснее для сечения?

    Ответ: Наибольший по модулю, независимо от знака

    Знак говорит лишь о том, какое волокно растянуто. В условие прочности идёт модуль — поэтому опасное сечение ищут по наибольшей ординате эпюры, а не по её знаку.

  9. 9 · Знаки и правила

    Поперечная сила положительна, если левая отсечённая часть:

    Ответ: Сдвигается вверх относительно правой

    Правило про сдвиг: положительная Q поворачивает вырезанный элемент по часовой стрелке. Из него же следует, что под силой, направленной вниз, Q убывает.

  10. 10 · Знаки и правила

    Что обязано выполняться в жёстком узле рамы без внешнего момента?

    Ответ: Моменты стержней равны по модулю и уравновешивают узел

    Знак зависит от локальной оси стержня и в узле законно меняется — проверяют не знак, а равновесие: сумма моментов сходящихся стержней равна нулю.

    Проверка эпюр рамы по узлам →
  11. 11 · Знаки и правила

    Продольная сила считается положительной при:

    Ответ: Растяжении

    Растяжение — плюс, сжатие — минус, и это соглашение общее для всего курса. У сжатых стержней знак минус потом ещё пригодится: только они проверяются на устойчивость.

  12. 12 · Опоры и реакции

    Сколько неизвестных реакций даёт жёсткая заделка на плоскости?

    Ответ: Три

    Заделка запрещает и два смещения, и поворот — отсюда две силы и реактивный момент. Поэтому консоль статически определима без второй опоры.

  13. 13 · Опоры и реакции

    Шарнирно-подвижная опора (каток) даёт:

    Ответ: Одну реакцию, перпендикулярную опорной плоскости

    Каток запрещает только смещение поперёк опорной плоскости. Вдоль неё балка свободна — именно поэтому температурные удлинения не вызывают в ней усилий.

  14. 14 · Опоры и реакции

    Плоская балка статически определима, когда число связей равно:

    Ответ: Трём

    На плоскости три уравнения равновесия — значит, ровно три связи решаются статикой. Меньше — механизм, больше — система статически неопределима.

  15. 15 · Опоры и реакции

    Чем проверяют найденные реакции опор?

    Ответ: Уравнением, которое не использовали при их поиске

    Уравнений равновесия три, а неизвестных две-три: свободное уравнение — бесплатная проверка. Обычно это сумма проекций, если реакции искали из двух моментных уравнений.

    Реакции опор рамы →
  16. 16 · Опоры и реакции

    Что даёт врезанный шарнир в пролёте?

    Ответ: Дополнительное уравнение: момент в шарнире равен нулю

    Шарнир не передаёт момент — значит в этом сечении M обращается в ноль, и это лишнее уравнение. Им и пользуются, когда связей больше трёх, а система всё ещё определима.

  17. 17 · Геометрия сечений

    Чем момент сопротивления отличается от момента инерции?

    Ответ: W = I / расстояние до крайнего волокна

    Момент инерции отвечает за жёсткость и входит в прогиб; момент сопротивления отвечает за прочность и входит в напряжение. Второй получается из первого делением.

    I и W: в чём разница →
  18. 18 · Геометрия сечений

    От какой оси отмеряют расстояние a в теореме Штейнера?

    Ответ: От общей центральной оси составного сечения

    Вспомогательная ось нужна только чтобы найти центр тяжести. Дальше все плечи отмеряются от найденной центральной оси, иначе получится момент инерции относительно чужой оси.

    Теорема Штейнера →
  19. 19 · Геометрия сечений

    Почему двутавр ставят стенкой вертикально?

    Ответ: Момент инерции растёт с кубом высоты — так материал дальше от оси

    В формуле прямоугольника высота стоит в кубе: перенос материала от нейтральной оси даёт выигрыш быстрее, чем его добавление. Отсюда и сама форма двутавра — полки вынесены на край.

  20. 20 · Геометрия сечений

    Какой признак говорит, что ось — центральная?

    Ответ: Статический момент площади относительно неё равен нулю

    Ноль статического момента — определение центральной оси. Пополам по габариту она делит сечение только у симметричного профиля, и путаница здесь стоит ошибки в момент инерции.

    Центр тяжести сечения →
  21. 21 · Геометрия сечений

    У несимметричного сечения моментов сопротивления два. Какой берут в проверку?

    Ответ: Меньший — он отвечает более напряжённому волокну

    Напряжение обратно пропорционально W, поэтому меньший момент сопротивления даёт большее напряжение. Для хрупкого материала проверяют оба волокна отдельно: у него разные допускаемые.

  22. 22 · Геометрия сечений

    Как учесть отверстие при расчёте геометрических характеристик?

    Ответ: Вычесть его площадь и момент инерции

    Приём вычитания работает и для площади, и для статического момента, и для момента инерции — с одним условием: у вычитаемой фигуры плечо отмеряется от той же оси, что и у целой.

  23. 23 · Прочность и напряжения

    Условие прочности при изгибе выглядит как:

    Ответ: Наибольший момент делить на момент сопротивления, и не больше допускаемого

    Момент из эпюры, момент сопротивления из сортамента или формулы сечения. Если поставить в знаменатель момент инерции, единицы не сойдутся — это первый признак ошибки.

  24. 24 · Прочность и напряжения

    Что покрывает коэффициент запаса?

    Ответ: Разброс свойств материала, неточность нагрузок и упрощения схемы

    Запас — не «на всякий случай», а плата за то, что сталь не идеальна, нагрузка известна приблизительно, а расчётная схема грубее реальности.

    Допускаемые напряжения →
  25. 25 · Прочность и напряжения

    Для пластичного материала опасным принимают:

    Ответ: Предел текучести

    Потёкшая деталь уже негодна: размеры ушли необратимо. У хрупкого материала площадки текучести нет, и опасным становится предел прочности.

  26. 26 · Прочность и напряжения

    Третья теория прочности по сравнению с четвёртой:

    Ответ: Всегда даёт запас — эквивалентное напряжение выходит не меньше

    Расхождение доходит примерно до пятнадцати процентов, и всегда в одну сторону. Поэтому третью берут, когда нагрузка известна грубо, а четвёртую — когда важна экономия.

    Третья и четвёртая теории →
  27. 27 · Прочность и напряжения

    Почему для чугуна не годятся третья и четвёртая теории?

    Ответ: Они не различают растяжение и сжатие

    Хрупкий материал держит сжатие в разы лучше растяжения, а обе теории построены на сдвиге и к знаку напряжения безразличны. Нужна теория Мора с двумя допускаемыми.

  28. 28 · Прочность и напряжения

    Чем проверка сечения отличается от подбора?

    Ответ: При проверке W известен, при подборе его ищут

    Подбор даёт требуемое W и номер профиля по сортаменту, проверка работает с фактическим W выбранного профиля. Поэтому после подбора проверку всё равно делают.

  29. 29 · Кручение

    Где касательное напряжение при кручении круглого вала равно нулю?

    Ответ: На оси вала

    Напряжение растёт линейно от центра к краю. Материал у оси почти не работает — отсюда и выгода полого вала при той же массе.

  30. 30 · Кручение

    Наибольшее касательное напряжение при кручении считают как:

    Ответ: Крутящий момент делить на полярный момент сопротивления

    Полярные характеристики относятся к кручению, осевые — к изгибу. Подстановка осевого момента сопротивления завышает несущую способность вдвое.

    Подбор диаметра вала →
  31. 31 · Кручение

    Какой крутящий момент идёт в расчёт напряжения на ступенчатом валу?

    Ответ: Наибольший по модулю, на своём участке

    Знак говорит лишь о направлении закручивания. Опасный участок ищут по модулю — и отдельно, если диаметры разные: там сравнивают не моменты, а напряжения.

    Ступенчатый вал →
  32. 32 · Кручение

    Расчёт вала на прочность и на жёсткость — это:

    Ответ: Две разные проверки, диаметр берут больший

    Прочность ограничивает напряжение, жёсткость — погонный угол закручивания. Условия независимы, и у длинного вала решающим обычно оказывается второе.

  33. 33 · Кручение

    Закон парности касательных напряжений утверждает, что:

    Ответ: На взаимно перпендикулярных площадках они равны по величине

    Иначе элемент начал бы вращаться. Отсюда и продольные трещины в деревянном брусе при изгибе: вдоль волокон древесина держит сдвиг куда хуже.

  34. 34 · Устойчивость и гибкость

    Гибкость стержня считают по:

    Ответ: Наименьшему радиусу инерции сечения

    Стержень выпучивается туда, где ему проще, — в плоскости наименьшей жёсткости. Поэтому в знаменателе стоит наименьший радиус инерции, а не тот, по которому считали прочность.

    Радиус инерции и гибкость →
  35. 35 · Устойчивость и гибкость

    Коэффициент приведения длины μ учитывает:

    Ответ: Способ закрепления концов стержня

    Один и тот же стержень с шарнирами и с заделками теряет устойчивость при разной силе. Заделка с обоих концов вчетверо поднимает критическую силу по сравнению с шарнирами.

  36. 36 · Устойчивость и гибкость

    Для какого стержня проверка на устойчивость обязательна?

    Ответ: Для сжатого

    Растянутый стержень выпрямляется сам — терять ему нечего. Устойчивость проверяют только там, где продольная сила отрицательна.

  37. 37 · Устойчивость и гибкость

    Формула Эйлера применима, когда гибкость стержня:

    Ответ: Больше предельной для этого материала

    Вывод Эйлера опирается на упругость материала. У короткого стержня напряжения доходят до текучести раньше, чем он потеряет устойчивость, и там работают эмпирические формулы.

  38. 38 · Статическая неопределимость

    Степень статической неопределимости — это:

    Ответ: Число связей сверх необходимых для равновесия

    Нужных связей на плоскости три. Всё, что сверх, — лишнее с точки зрения статики, и ровно столько дополнительных уравнений придётся взять из условия совместности перемещений.

  39. 39 · Статическая неопределимость

    Основная система метода сил получается:

    Ответ: Отбрасыванием лишних связей и заменой их неизвестными силами

    Отброшенную связь заменяет неизвестное усилие, а условие равенства нулю перемещения по её направлению и даёт недостающее уравнение. Вариантов основной системы много, и все верные.

    Статически неопределимые системы →
  40. 40 · Статическая неопределимость

    Способ Верещагина позволяет:

    Ответ: Заменить интеграл Мора перемножением эпюр

    Площадь одной эпюры умножается на ординату второй под её центром тяжести. Работает, пока вторая эпюра прямолинейна на участке — поэтому единичную и берут прямой.

    Способ Верещагина →
  41. 41 · Статическая неопределимость

    Чем неопределимая система принципиально отличается от определимой?

    Ответ: В ней возникают усилия от нагрева и осадки опор

    Лишние связи мешают свободной деформации — и температура, и просадка опоры порождают усилия на ровном месте. В определимой системе конструкция просто сдвигается.

Вопросы о тренажёре

Нужно ли что-то считать?
Нет. Тренажёр проверяет понимание, а не арифметику: где искать максимум момента, что даёт заделка, почему сжатый стержень проверяют на устойчивость. Числа считают калькуляторы.
Сколько это займёт?
Вопросов чуть больше сорока, каждый — на несколько секунд. Порядок перемешивается при каждом заходе, так что второй проход не будет повторением первого.
Что будет в конце?
Разбор по темам: сколько верно в каждой и ссылка туда, где тема объяснена. Ошиблись хоть раз — тема попадает в список, потому что на защите вопрос может достаться именно этот.