Стержень — значение термина¶

Стержень — это вытянутое тело, как правило, цилиндрической или приближённой к ней формы, обладающее значительно большей длиной по сравнению с поперечными размерами. Термин применяется в технике, физике, материаловедении и строительстве для обозначения конструктивных элементов, воспринимающих растяжение, сжатие, изгиб или кручение, а также для ряда других предметов и явлений, вытянутых вдоль одной оси.

¶Этимология

Русское слово «стержень» восходит к праславянскому stergъ — «жёсткий, твёрдый», связанному с корнем sterg- («быть жёстким»). Слово употребляется в русском языке с древности в значении твёрдого вытянутого предмета — палки, прута, оси.

¶В технике и машиностроении

В машиностроении стержнем называют деталь, работающую преимущественно на растяжение, сжатие или изгиб. Классические примеры:

• шатун — стержень, соединяющий поршень с коленвалом и передающий возвратно-поступательное движение во вращательное;
• толкатель клапана — стержень, передающий усилие от распредвала на клапан двигателя;
• шпилька — резьбовой стержень для соединения деталей;
• шток — стержень, направляющий движение поршня или золотника в цилиндре;
• осевой стержень — элемент, воспринимающий продольные нагрузки.

Требования к стержням в машиностроении определяются расчётами на прочность и устойчивость. Основной опасностью при работе стержня на сжатие является потеря устойчивости (баллировка), описанная Леонардом Эйлером в XVIII веке. Критическая сила, при которой прямой стержень теряет устойчивость, определяется формулой Эйлера:

$$F_{cr} = \frac{\pi^2 EJ}{(l_{eff})^2}$$

где E — модуль упругости материала, J — момент инерции поперечного сечения, l_eff — расчётная длина.

¶В строительстве

В железобетонных конструкциях стержнем арматуры называют отдельный прут рабочей или конструктивной арматуры. Стержневая арматура класса А (А240, А400, А500) изготавливается горячекатаной из углеродистой стали и применяется для армирования балок, колонн, фундаментов, плит и других конструкций. Диаметр стержней арматуры варьируется от 6 до 40 мм и более.

В строительной механике расчёт несущей способности железобетонных элементов ведётся с учётом работы стержней арматуры на растяжение и сжатие в сочетании с бетоном, воспринимающим сжатие.

¶В физике и электротехнике

• Стержневой магнит — постоянный магнит вытянутой формы, у которого полюса расположены на противоположных торцах. Стержневые магниты изготавливаются из алюминиево-никелевых сплавов (AlNiCo), ферритов, редкоземельных материалов (NdFeB, SmCo).
• Стержневой сердечник — ферромагнитный сердечник трансформатора или катушки индуктивности, выполненный в виде стержня или набора пластин. От формы и материала стержневого сердечника зависит индуктивность и потери на гистерезис и вихревые токи.
• Стержневой реактор — разновидность ядерного реактора, в котором активная зона имеет форму вертикального цилиндра.

¶В ядерной энергетике

Термин «стержень» имеет важное значение в ядерной физике и энергетике:

• Стержень управления и защиты (СУЗ) — стержень из материала, поглощающего нейтроны (бор, кадмий, гафний), который вводится в активную зону реактора для регулирования мощности и аварийного останова цепной реакции. В реакторах РБМК, ВВЭР, БН и других типов СУЗ являются основным средством управления реактивностью.
• Топливный стержень — герметичная оболочка (ТВЭЛ) с топливом, формирующая активную зону реактора. В РБМК топливный стержень состоит из нескольких ТВЭЛов, объединённых в кассету.

¶В биологии и анатомии

В ботанике стержнем называют главный удлинённый побег цветка (цветоножку) или главный стебель соцветия. В анатомии термин применяется для обозначения вытянутых структур — например, стержня волоса (волос, лишённый пигмента, называют седым «стержнем»).

¶В быту и других областях

В повседневной речи «стержень» может означать простую палку, прут, черенок — например, стержень для карандаша, стержень ручки (паста), стержень швабры. В типографике и письменных принадлежностях стержнем называют капилляр, подающий чернила к перу или пишущему узлу.

¶См. также

• Балка
• Арматура
• Стержневой магнит
• Стержневой реактор

¶Источники

• Справочник машиностроителя в 3 томах. — М.: Машиностроение.
• ГОСТ 34028-2016. Прокат сортовой и фасонный горячекатаный из арматурной стали для железобетонных конструкций.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Наука.
• Феодосьев В. И. Сопротивление материалов. — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана.