переменных нагрузках, а во многих случаях совершенно необходимой мерой для возможности благополучной работы конструкции.

Необходимо отметить, что вопросы о выборе материала и о правильном проектировании формы детали нельзя отрывать друг от друга. Чем лучше материал, чем выше его предел прочности, тем более тщательной обработки он требует. Применяя дорогостоящую легированную сталь высокого качества и не обращая внимания на снижение местных напряжений, мы рискуем свести на-нет все преимущества применения качественной стали. Коэффициент чувствительности к местным напряжениям для такой стали будет значительно выше, чем для более мягкой, простой углеродистой стали. На это уже было указано в § 239.

Фиг. 647.

Фиг. 648.

На фиг. 647 и 648 показаны диаграммы р - для всех сортов материала: обыкновенной углеродистой стали и высококачественной легированной стали. На этих диаграммах линии АМВ соответствуют разрушению за счёт развития трещин усталости, линии же GN - за счёт образования пластических деформаций при превышении напряжениями предела текучести.

Липни AMNy заштрихованные на чертеже, представляют диаграмму разрушающих напряжений (в широком смысле стова). Как мы видим, для легированной стали возможность разрушения за счёт развития трещины усталости гораздо значительнее, чем для обычной углеродистой стали. Смягчения местных напряжений за счёт пластических деформаций в первом случае ждать гораздо труднее, чем во втором. Этим в значительной степени и объясняется повышенная чувствительность качественной стали к концентрации напряжений.

Резюмируя, можно сказать, что чем лучше применяемая нами сталь как материал, тем более культурной и тщательной обработки она требует, чтобы все её преимущества могли быть использованы в полной мере.

§ 246. Развитие вопроса о сопротивлении материалов динамическим нагрузкам.

Вопросы сопротивления материалов действию динамических нагрузок получили широкое развитие в связи с тем крупным переворотом, который произошёл в экономическом фундаменте капиталистического общества в конце XVIII и начале XIX столетий. В эти годы на месте старой мануфактурной промышленности с её узким ручным базисом начала создаваться мощная фабричная индустрия, опирающаяся на мощную технику; широкое применение нашла паровая машина, появились железные дороги с механической паровой тягой и быстроходные пароходы.

В последующие десятилетия технические достижения были очень разнообразны и характеризовались в основном большими сдвигами в энергетической промышленности, в области развития и усовершенствования всякого рода двигателей - главным образом в отношении , увеличения их мощности и быстроходности.

В связи с широким распространением машин, быстродвижущиеся элементы которых подвергались воздействию динамических усилий и которые сами вызывали подобные же усилия в поддерживающих их конструкциях, появилась настоятельная необходимость в изучении сопротивления материалов действию динамических нагрузок.

В прошлом столетии наша страна, значительно отстававшая в развитии техники от крупных капиталистических стран, не имела, в сушщости, своего машиностроения и достаточно развитого железнодорожного и водного транспортов. В связи с этим и вопросы динамики в строительной механике в эту эпоху не могли получить и не получили у нас надлежащего развития.

Экспериментальные и теоретические исследования в области динамики широко развернулись у нас только после Великой Октябрьской социалистической революции -в особенности в годы выполнения Сталинских пятилеток. Дело обороны нашей родины, грандиозное строительство новых фабрик и заводов, молодое советское машиностроение, за короткий период добившееся крупных успехов в различных областях техники, - выдвинули целый ряд проблем, связанных с наиболее эффективным и рациональным конструированием новых типов машин и сооружений. В связи с этим перед отечественной наукой были поставлены многие важные задачи, относящиеся к области динамического расчёта конструкций. В процессе решения этих задач работа наших учёных за короткое время ознаменовалась целым рядом крупных научных и технических достижений, значительно опередивших достижения заграничной науки и техники.

В основу многих динамических расчётов в строительной механике положены данные теоретической и прикладной механики - главным образом динамики материальной точки и системы. Поэтому развитие вопроса о сопротивлении материалов действию динамических нагрузок должно быть рассматриваемо в тесной связи с развитием смежных вопросов динамики в механике.

Теория колебаний развилась из исследований Галилея о малых колебаниях маятника. Однако опыты Галилея, в сущности, лишь наметили путь для дальнейшей работы в этой области. Возникновение учения о колебаниях упругих тел в механике связано с именами академиков Петербургской Академии наук-Д. Бернулли, Эрмана и Л. Эйлера, В 1716 г. Эрман нашёл решение некоторых сложных задач о колебаниях маятника; в 1740 г. Эйлер обобщил принцип Эрмана и применил его к исследованию колебаний струн и тонких брусьев. В 1751 г. Эйлер и Бернулли впервые получили дифференциальные уравнения поперечных колебаний. Хотя общая теория колебаний систем с конечным числом степеней свободы была дана в 1762-1765 гг. в работах Лагранжа, но по его же собственному признанию эти работы представляли собой возврат к методу Эрмана и Эйлера ,

) Давид ен ков Н. Н., Динамические испытания металлов, 1936 г.

Однако пока не были открыты общие уравнения теории упругости, разработанная Лагранжем теория колебаний ещё не могла быть эффективно использована для расчётов в строительной механике. Это стало возможным лишь в первой половине прошлого столетия, когда были выведены дифференциальные условия равновесия и движения. В первой половине прошлого столетия над вопросами механики твёрдого тела работал выдающийся русский математик, новатор в области теоретической и прикладной механики, академик М. В. Остроградский; его труды по математике и механике, и в частности ПО теории колебательного движения, доставили ему мировую известность.

Широкое использование теории колебаний упругих тел в инженерном деле началось, в сущности, только в текущем столетии; при этом в построении и развитии общих методов динамического расчёта машин и сооружений ведущая роль принадлежала и принадлежит нашим отечественным учёным.

Замечательные работы по теории колебаний были выполнены крупнейшим учёным нашей страны академиком А. Н. Крыловым. Его классическая работа о вынужденных поперечных колебаниях стержней и о влиянии резонанса, теория вибрации корабля, изложенная в изящной математической форме, разнообразные труды по динамике упругих систем, связанные с расчётом быстро вращающихся валов, колеблющихся балок, нагружённых подвижными грузами, и многие другие работы нашли широкое применение на практике как в СССР, так и за границей.

Большую известность приобрели также работы В. 3. Власова (Колебания тонкостенных стержней), Н. Е. Кочина (Крутильные колебания коленчатых валов), П. Ф. Папковича (Теория вибрации корабля, поперечные колебания трубчатых мостов), М. И. Яновского (Метод расчёта быстро вращающихся дисков) и др.

Первые более или менее систематические исследования явления удара, без обобщения и подведения под них какого-либо теоретического фундамента, были выполнены известным художником и учёным средних веков (конец XV столетия) Леонардо да Винчи. Первая теоретическая работа по этому вопросу принадлежит Эйлеру ( О распространении удара , 1748 г.).

В связи с тем, что сопротивление материалов динамическому (ударному) действию нагрузок оказалось значительно отличающимся от сопротивления их статическому действию сил, внимание исследователей было направлено, главным образом, на экспериментальное изучение явления удара. В конце прошлого столетия было обнаружено, что при ударном изломе надрезанных образцов металл может обладать специфической хрупкостью, не проявляющейся ни при каких других видах испытаний. С тех пор такие испытания металлов - так называемая ударная проба надрезанных образцов - широко внедрились в заводскую и научно-исследовательскую практику.

Большое развитие подобные исследования получили у нас, и в особенности за последние 30 лет. Следует отметить многих русских учёных, занимавшихся экспериментальным изучением явления удара вообще и вопросами ударной пробы в частности - С. И. Дружинина и Н. М. Беляева (исследования рельсовой стали), А. Г. Гагарина (конструирование приборов, дающих зависимость между деформациями и усилиями при ударе), А. Н. Динника, И. А. Одинга, Б. Ф. Локшина, А. М. Драгомирова и др. Среди исслелований этих учёных особое место занимают систематические и глубоко продуманные опыты А. М. Драгомирова (1917 г.), которые осветили ударную пробу материала с самых разнообразных точек зрения; А. М. Драгомировым были обстоятельно изучены многие факты, которые стали известны за границей только спустя целое десятилетие ).

Выдающиеся исследования явления удара как по охвату различных вопросов, так и по обстоятельности и глубине их изучения принадлежат