комитет по
высшему образованию
Российской
Федерации
Московская
Государственная
Академия Тонкой
Химической
Технологии
им. М.В.
Ломоносова
кафедра
:
“Прикладная
механика и
основы конструирования.”
Расчетно-графическая
работа №
1 :
“Расчет
стержневых
систем и бруса
на растяжение”
Вариант №:
24
студент: Холин
Андрей Юрьевич
(группа Е-203)
преподаватель:
Грусков Александр
Дмитриевич
1998г.
Задание №
1.
1.1 Для заданной
стержневой
системы определить
внутренние
усилия в стержнях,
поддерживающих
абсолютно
жесткую балку,
нагружаемую
внешними силами.
Стержни соединяются
со стеной, с
балкой, между
собой посредством
шарниров.
1.2 Для рассматриваемой
стержневой
системы определить
по условию
прочности
диаметр круглых
стержней, приняв
[s]
= 160 н/мм2.
Дано:
a = l, b = 3l, P = 32 кН.
l = 1,2 м
Определить:
N - ?, Ay - ?, Az
- ?
Решение:
1.1 Уравнения
равновесия
балки: S(Py)
= 0, S(Pz)
= 0, S(mz)
= 0
(1).
Ay + P –
3P + N •
sin 60°
= 0
(2).
Az + N •
cos 60°
= 0
уравнение
моментов
относительно
точки A:
(3).
P •
a –
3P •
(a+b) + N •
sin 60°
•
(a+b) = 0
Из
уравнений (1),
(2) находим: Ay
= 2P –
N •
sin 60°,
Az = –
N •
cos 60°
Выражая
силу N из уравнения
моментов (3),
получим:
N
= 3 •
32 / sin 60°
–
32 •
1,2 / (sin 60°
•
(1,2 + 1,2 •
3)) = 101,61 (кН).
Ay
= 2 •
32 –
101,61 •
sin 60°
= –24
(кН).
Az
= –
101,61 •
cos 60°
= –50,81
Для
проверки посчитаем
сумму моментов
относительно
точки B:
Ay•(a+b)
+ P•b
= 0, –24•
(1,2 + 1,2 •
3) + 32•1,2
•
3 = –115,2
+ 115,2 = 0.
Обращение
левой части
уравнения в
нуль показывает
правильность
искомых величин. 1.2
[s]
= 160 н/мм2,
F (мм2),
F = N/s,
F = pr2
= pd2/4,
k
- коэффициент
запаса прочности.
Если принять
k = 2, то :
Задание №
2. 2.1
Для ступенчатого
бруса определить
внутренние
усилия и построить
эпюру поперечных
сил N. 2.2
Используя
эпюру N и размеры
ступенчатого
бруса определить
и построить
эпюры нормальных
напряжений
s
и перемещений
U, считая брус
стальным. E = 2•105
н/мм2.
Проверить
прочность
бруса в опасном
сечении приняв
[s]
= 160 н/мм2.
NAB
= P = 32 кН;
NBC
= P–2P
= –P
= –32
кН;
NCD
= P–2P–3P
= –4P
= –128
кН;
NDE
= P–2P–3P+P
= –3P
= –96
кН
F1
= pd2/4
= p•202/4
= 100p
»
314,2 (мм2).
F2
= p(1,4•d)2/4
= p•(1,4•20)2/4
= 196p
»
»
615,8 (мм2).
sAB
= NAB / F1
= 32000 / 100p
»
»
101,9 (н/мм2).
sBС
= NBС / F2
= –32000
/ 196p
»
»
–52
(н/мм2).
sСD
= NСD / F2
= –128000
/ 196p
»
»–207,9
(н/мм2).
sDE
= NDE / F2
= –96000
/ 196p
»
»
–155,9
(н/мм2). E
= 2•105(н/мм2).
UE
= 0.
UD
= c •
sDE
/ E = 2l •
sDE
/ E »
–155,9
•
2 •
1,2 •
103 / (2 •
105) = –1,87
(мм).
UC
= UD + b •
sCD
/ E »
–1,87
–
207,9 •
3 •
1,2 •
103 / (2 •
105) = –5,61
(мм).
UB
= UC + a •
sBC
/ E »
–5,61
–
52 •
1,2 5
103 / (2 •
105) = –5,93
(мм).
UA
= UB + a •
sAB
/ E »
–5,93
+ 101,9 •
1,2 •
103 / (2 •
105) = –5,31
(мм).
Проверка
прочности
бруса в опасном
сечении (при
ЅsЅ
= ЅsЅmax):
На
участке CD ЅsЅ
имеет максимальное
значение.
Условие
прочности s
Ј
[s]
не выполняется:
Ѕ–207,9Ѕ>
160.
комитет по
высшему образованию
Российской
Федерации
Московская
Государственная
Академия
Тонкой Химической
Технологии
им. М.В.
Ломоносова
кафедра
:
“Прикладная
механика и
основы конструирования.”
Расчетно-графическая
работа №
2 :
“Расчет
нагруженной
балки”
Вариант №:
24
студент: Холин
Андрей Юрьевич
(группа Е-203)
преподаватель:
Сергеев Александр
Иванович
1998г.
Задание №
1
1.1
Определить
реакции опор
1.2
Построить эпюры
поперечных
сил и изгибающих
моментов
1.3
Подобрать номер
двутаврового
профиля для
Ст. 3 [s]
= 160 Мпа
1.4
Начертить в
масштабе двутавровый
профиль по ГОСТ
8239-72 и построить
эпюру нормальных
напряжений
в опасном сечении
балки.
Общая схема
нагрузки балки
(рис. 1):
Схема нагрузки
балки, 24 вариант
(рис. 2):
Эквивалентная
схема нагрузки
свободной
балки с правильным
направлением
данных величин
(P,q,M) (рис. 3):
Эквивалентная
схема с правильным
направлением
данных и искомых
величин (P,q,M,YE,YF)
(рис. 4):
Дано:
Таблица
1: “Расположение
элементов
нагрузки”.
A1
|
A2
|
B1
|
B2
|
C |
D |
L [м] |
2,5 |
1,0 |
1,5 |
2 |
0,2 |
1,2 |
3,1 |
Таблица
2: “Величины
элементов
нагрузки”.
P1[кН]
|
P2[кН]
|
M1[кН•м]
|
M2[кН•м]
|
q [кН/м] |
-8,0 |
10,0 |
16 |
11 |
20 |
Знаки величин
принимаются
относительно
направлений,
обозначенных
на рисунке.
1.1 Найти:
YE-? ZE-? YF-? ZF-?
Решение:
Заменим опоры
в точках E и F их
реакциями.
Таким образом
несвободное
тело EF становится
свободным, и
к нему можно
применить
условия равновесия.
Для поперечных
сил положительным
принято направление
по оси y ; положительным
моментом - момент,
сжимающий
верхние волокна
балки. Для расчета
реакций опор
распределенную
нагрузку q заменим
равнодействующей
R, приложенной
в середине
отрезка CD действия
нагрузки q, в
точке с координатой
(C+D)/2. R = q•Dl;
Dl = D –
С.
Условия равновесия
тела EF :
еQyn = 0 : сумма
поперечных
сил
еQzn = 0 : сумма
продольных
сил
еMn = 0 : сумма
изгибающих
моментов
Силы P1, P2, R
приложены
перпендикулярно
к оси z, поэтому
их проекции
на эту ось будут
нулевыми по
величине, еQzn
= 0.
Уравнение
суммы поперечных
сил :
YE
– q •
(D – С) +
P2 + P1 + YF = 0
Уравнение
суммы изгибающих
моментов
относительно
точки E :
–
(D – С) •
q • (С +D)
/ 2 + P2 •
A2 –
M1 + M2 + P1 •
A1 + YF •
L = 0
Знаки в уравнениях
определены
исходя из
направлений,
обозначенных
на эквивалентной
схеме нагрузки
балки (рис.3),
поэтому в уравнениях
используются
модули нагрузочных
величин
(ЅP1Ѕ,ЅP2Ѕ,ЅRЅ,ЅM1Ѕ,ЅM2Ѕ)
и обозначаются
без векторной
черты. Возможные
отрицательные
значения искомых
величин YE и
YF будут означать
противоположное
их направление
выбранному
на схеме.
Из уравнения
моментов вычисляем
силу YF :
YF
= [(D – C) •
q • (С +D)
/ 2 – P2
• A2
+ M1 –
M2 –
P1 •
A1] / L
YF
= [(1,2–0,2)•20•(1,2+0,2)/2–10,0•1,0+16–11–8,0•2,5]
/ 3,1 » –3,6
Из уравнения
поперечных
сил вычисляем
силу YE :
YE
= q • (D –
С) – P2
– P1
– YF
YE
» 20 •
(1,2 – 0,2) –
10,0 – 8,0 –
(–3,6) = 5,6
[кН].
Для проверки
составим уравнение
моментов
относительно
другой точки.
Знаки в уравнении
определены
исходя из
эквивалентной
схемы балки
(рис.4), где искомые
реакции опор
YE и YF имеют
правильные
направления.
Уравнение
суммы изгибающих
моментов
относительно
точки F :
–(D–С)•q•
[(L–D)+(L–C)]/2+YE•L+P2•(L–A2)+P1•(L–A1)+M1–M2=0
Обращение
левой части
уравнения в
нуль при подстановке
данных и найденных
величин подтверждает
правильность
значений найденных
реакций опор
YE и YF.
–(1,2–0,2)•20•[(3,1–1,2)+(3,1–0,2)]/2+YE•3,1+10,0•(3,1–1,0)+
+8,0•(3,1–2,5)+16–11
= 0; –17,2+5,6•3,1
» 0.
1.2 Найдем
зависимость
внутренних
усилий (поперечных
сил Q и изгибающих
моментов M) на
протяжении
балки от координаты
z, начиная
от точки E (z
- расстояние
до точки E). Бесконечно
близко)
слева (со стороны
точки E) к точкам
приложения
сил и моментов
проведем сечения.
Таким образом,
на протяжении
балки образуются
7 участков.
Рассмотрим,
начиная от
точки E, изменение
внутренних
напряжений
(Q и M) балки на
каждом участке
в зависимости
от координаты
z.
zn
- расстояния
от точки E до
точек приложения
нагрузок, z0
= 0.
Пусть Q(z) - функция
зависимости
внутренней
поперечной
силы (балки)
от координаты
z; 0 Ј
z < z7.
n
RQn
= –
lim Q(z) = –
е
lim Qўk(x)
z ®
zn
слева k=0 x ®(zk–zk–1)
слева
Пусть Q ўn(x),
x = z –
z n–1
- функция зависимости
внутр. попереч.
силы от координаты
z на
участке n,
если z лежит
на левой границе
участка, то (z
–
z n–1)
= 0. Пусть RQ n
- реакция справа
отсеченной
части балки,
тогда
Изменение
внутренней
поперечной
силы на участке
n.
Знаки
для сил и моментов
определены
исходя из схемы
балки (рис. 5), в
формулах
используются
модули всех
величин.
n |
Qўn(x),
x = z –
zn–1
|
пределы
z
|
RQn
|
Rqn
(числ. знач.)
|
1 |
YE
|
0 Ј
z < z1
|
–YE
|
– 5,6 |
2 |
– q •
(z –
z1)
|
z1
Ј
z < z2
|
–YE
+ q •
(z2 –
z1)
|
–5,6+20•(10,0–0,2)=10,6
|
3 |
P2
–
q •
(z –
z2)
|
z2
Ј
z < z3
|
–YE
+ q •
(z2 –
z1) –
P2 + q •
(z3 –
z2)
|
10,6–10,0+20•(1,2–1,0)=4,6
|
4 |
0 |
z3
Ј
z < z4
|
|
4,6 |
5 |
0 |
z4
Ј
z < z5
|
|
4,6 |
6 |
0 |
z5
Ј
z < z6
|
|
4,6 |
7 |
P1
|
z6
Ј
z < z7
|
–YE
+ q •
(z2 –
z1) –
P2 + q •
(z3 –
z2) –
P1
|
4,6 –
8,0 » –3,6*
|
*
реакция, действующая
на правый край
VII участка - есть
реакция опоры,
совпадение
ее численного
значения с YF
означает
правильность
вычислений.
БИЛЕТ
5 Изгиб.
Дифф. зав-ти
при изгибе.
dM = Q •
dz, Q = dM / dz, dQ / dz = d2M
/ dz2
= q.
производная
от изгибающего
момента по
абсциссе сечения
балки равна
поперечной
силе (теорема
Журавского);
вторая производная
от изгибающего
момента по
абсциссе сечения
балки равна
интенсивности
распределенной
нагрузки.
БИЛЕТ
6 Основные
гипотезы при
изгибе.
Принцип
Бернулли:
плоские сечения
до и после
деформации
остаются плоскими,
нормальными
к продольной
оси балки.
БИЛЕТ
12 Косой
изгиб. Определение
напряж.
БИЛЕТ
14
Напряженное
состояние в
данной точке
- совокупность
напряжений
на всех елементарных
площадках,
которые можно
провести через
какую-либо
точку тела.
Главные нормальные
напряжения
- если на грани
кубика других
нет (касательных
напряжений).
Тензор
напряжения
- перемещения
при данной
нагрузке ???
Закон
парности
касательных
напряжений.
Дан
брус произвольного
сечения.
A - площадь
сечения по
нормали
Aa
- площадь сечения
под углом a
к нормали. Aa=
A / cos a.
проекция
сил на направление
sa
:
sa•Aa
–
s1•A•cos
a
= 0
sa
= s1
•
cos2
a
проекция
сил на направление
ta
:
ta•Aa
–
s1•A•sin
a
= 0
ta
= 1/2 •s1
•
sin 2a
для
BD:
sb
= s1
•
cos2
(a+/2)=
s1
•
sin2
a
tb
= 1/2 •s1
•
sin 2(a+/2)
= –
1/2 •s1
•
sin 2a.
sa+
sb
= s1;
ta
= –
tbз-н
парности касат.
напряж.).
Из этого
закона следует,
что :
при a
= 90°
sa
= 0, ta=
0; при a
= 0 sa
= samax
= s1,
ta=
0; при a
= 45°
ta=
tamax=
s1
/ 2.
БИЛЕТ
15 Плоское
напряженное
состояние.
з-н
Гука для одноосного
напряженного
состояния :
e
= s
/ E; e
= Dl
/ l - относительное
удлинение
E
[Па, МПа]- модуль
продольной
упругости
(а также : модуль
упругости I
рода, модуль
Юнга).
s
[Па, МПа] - напряжение.
eў
= –m
•e;
eў
- относит. поперечная
деформация.
m
- коэфф-нт поперечной
деформации
(Пуассона).
обобщенный
з-н Гука для
плоского
напряженного
состояния :
e1
= s1
/ E –
m•s2
/ E
e2
= s2
/ E –
m•s1
/ E.
находим
напряжения
s1
и s2
:
s1
= E (e1
+ m•e2)
/ (1–
m2),
s2
= E (e2
+ m•e1)
/ (1–
m2).
БИЛЕТ
16 З-н
Гука для изотропного
материала.
Изотропный
материал
- материал,
свойства которого
одинаковы во
всех направлениях.
Для
объемного
напряженного
состояния :
e1
= (1 / E) •[s1
–
m•(s2
+ s3)],
e2
= (1 / E) •[s2
–
m•(s3
+ s1)],
e3
= (1 / E) •[s3
–
m•(s1
+ s2)].
Объем
кубика 1ґ1ґ1
после деформации
:
V = (1+e1)
ґ
(1+e2)
ґ
(1+e3)
»
1+ e1
+e2
+e3.
Относительное
изменение
объема :
u
= e1
+e2
+e3
= (1–2•m)
•(s1+s2+s3
) / E. Отсюда : коэфф-нт
Пуассона m
не может быть
больше 1/2.
з-н Гука
при сдвиге :
t
= G•g
g
- угол сдвига
[рад]
G
[Па]- модуль
сдвига (модуль
упругости 2
рода).
G
= E / [2•(1+m)]
удельная
деформация
при чистом
сдвиге :
u = t2
/ (2•G)
БИЛЕТ
17 Теории
(гипотезы)
прочностей.
Эквивалентое
напряженное
состояние -
состояние,
равноопасное
данному сложному
напряженному
состоянию,
но при одноосном
растяжении
(сжат.).
I-я гипотеза
прочности -
гипотеза
наибольших
нормальных
напряжений
:
“предельное
состояние
материала
при сложном
напряженном
состоянии
наступает
тогда, когда
наибольшее
нормальное
напряжение
достигает
предельного
напряжения
[s]
при одноосном
напряженном
состоянии”.
I-я гипотеза
устанавливает
критерий хрупкого
разрушения
(не для пластичных
материалов).
Если материал
имеет различные
[s]
на растяжение
и сжатие, то
:
max sр
Ј
[sр],
max sс
Ј
[sс].
II-я гипотеза
прочности -
гипотеза
наибольших
линейных
деформаций
:
Опыты
не подтверждают
эту теорию.
III-я гипотеза
прочности -
гипотеза
наибольших
касательных
напряжений
:
“прочность
материала
при сложном
напряженном
состоянии
считается
обеспеченной,
если наибольшее
касательное
напряжение
не превосходит
допускаемого
касательного
напряжения,
установленного
для одноосного
напряженного
состояния”.
tmax
= tэкв
Ј
[t].
Из закона
парности
касательных
напряжений
:
tmax
= s
/2 при a
= 45°
a
- угол между
нормалью и
сечением на
котором определяем
t.
|
БИЛЕТ
18
Гипотеза
теории кручения
(гипотеза плоских
и жестких
сечений): расстояния
между нормальными
сечениями
при кручении
не изменяются,
не изменяются
размеры сечений.
Кручение
бруса круглого
поперечного
сечения.
Касательные
напряжения
при кручении
:
t
= M•r
/ Ip
. r
- расстояние
от центра сечения.
M - приложенный
момент. r - радиус
сечения.
tmax
= M•r
/ Ip
= M / Wp
Ј
[t].
Wp
- полярный момент
сопротивления.
Для
круглого сплошного
сечения радиусом
r:
Wp
= Ip
/ r = pd4
/ (32•d/2)
= pd3
/16 »
0,2•d3.
Деформации
и перемещения
:
dj
/ dz = M / (G•Ip)
- выведено в
билете 19
Производная
угла закручивания
(взаимн. пов.)
:
dj
= M•dz
/ (G•Ip).
Деформация
вала на длине
z
(взаимный угол
поворота сечений)
:
j
= т!от0доz!
[M•dz
/ (G•Ip)].
Величина
G•Ip
- жесткость
вала при кручении.
Для вала
длиной l: j
= M•l
/ (G•Ip).
Относительный
угол закручивания
- угол
закручивания
на единицу
длины :
g
= j
/ l = M / (G•Ip).
Условие
прочности: g
Ј
[g];
[g]
- в °
/ на 1м длины.
Зависимость
t
от угла закручивания
:
g
= r•dj
/ dz из рисунка
билета 19.
з-н Гука
при сдвиге :
t
= G•g,
Ю
:t
= G•r•dj
/ dz.
БИЛЕТ
19 Кручение,
вывод рассчетн.
ф-лы для
касательных
напряжений.
gmaч
= r•dj
/ dz, аналогично
g
= r•dj
/ dz.
з-н Гука
при сдвиге :
t
= G•g,
отсюда :
t
= G•r•dj
/ dz. При кручении
деформации
сдвига прямо
пропорциональны
расстоянию
от центра тяжести
сечения.
Равнодействующий
момент касательных
напряжений
в сечении : M = Aт
(t•r)•dA;
(t•r)•dA
- элементарный
крутящий момент
внутренних
сил на площадке
dA.
M = G•dj
/ dz •Aт
(r2)•dA.
Полярный
момент инерции
сечения : Ip
= Aт
(r2)•dA.
dj
/ dz = M / (G•Ip);
t
= M•r
/ Ip
.
Условие
прочности.
tmax
= M•rmax
/ Ip
= M / Wp
Ј
[t].
Wp
- полярный момент
сопротивления.
Для круглого
сечения радиусом
r: Wp
= Ip
/ r.
БИЛЕТ
20 Кручение,
вывод ф-лы для
относительного
угла закручивания.
переписать
билет 19 до ф-лы
: dj
/ dz = M / (G•Ip)
и раздел “Деформации
и перемещения.”
билета
18.
БИЛЕТ
21 Внецентренное
растяжение.
В любом
поперечном
сечении стержня
возникает
продольная
сила N=F и изгибающие
моменты :
Mx
= F•yF
, My
= F•xF
. Напряжение
в точке (x,y) :
s
= N / A + Mx•y
/ Ix
+ My•x
/ Iy
.
Максимальные
напряжения
на угловых
точках :
s
= N / A ±
Mx
/ Wx
±
My
/ Wy
.
Wx
, Wy
- моменты сопротивлений
.
A - площадь
сечения.
По рисунку
- наибольшие
напряжения
- в точке E :
sE
= N / A + Mx
/ Wx
+ My
/ Wy
.
Алгебраически
наименьшие
напряж. - в точке
D :
sD
= N / A –
Mx
/ Wx
–
My
/ Wy
.
Условие
прочности :
N / A + Mx
/ Wx
+ My
/ Wy
Ј
[s].
В плоскости
нулевой
линии напряжение
равно 0.
Уравнение
нулевой линии
(x,y - координаты)
:
N / A + N•yF•y
/ Ix
+ N•xF•x
/ Iy
= 0; или :
xF•x
/ i2y
+ yF•y
/ i2x
+ 1 = 0; или :
x / a + y / b = 1, a = –
i2y
/ xF
, b = –
i2x
/ yF
.
a, b - отрезки
на осях координат
x, y.
Радиус
инерции сечения
: ix
= Ц(Ix
/ A), iy
= Ц(Iy
/ A),
размерность
- длина (обычно
сантиметр).
В центре
тяжести сечения
s
= N / A = F / A.
Для
прямоугольного
сечения :
Ix
= b•h3
/ 12, Iy
= b3•h
/ 12, Wx
= 2•Ix/h,
Wy
= 2•Iy
/ b
Wx
= b•h2
/ 6, Wy
= b2•h
/ 6; сторона bззоси
x, h зз
y.
Напряжение
в точке (x,y) :
s
= N / A + Mx•y
/ (b•h3
/ 12) + My•x
/ (b3•h
/ 12) =
= N / A + N•yF
•y
/ (b•h3
/ 12) + N•xF
•x
/ (b3•h
/ 12).
Максимальные
напряжения
на угловых
точках :
s
= N / A ±
Mx
/ (b•h2
/ 6) ±
My
/ (b2•h
/ 6) =
= N / A ±
N•yF
/ (b•h2
/ 6) ±
N•xF
/ (b2•h
/ 6).
|
БИЛЕТ
22 Изгиб
с кручением
бруса кругл.
сеч.
От изгиба
в точках C и D:
smax
= M / WX;
от кручения
по контуру
сечения:
t
max = T/WP
= T / (2•WX).
Напряженное
состояние в
точке C :
Главные
напряжения:
s1=smax
= (s
+ Ц(s2
+ 4•t2))
/2.
s3=smin
= (s
–
Ц(s2
+ 4•t2))
/2.
По
3-й гипотезе
прочности :
s1
–
s3
Ј
[s];
Ц(s2
+ 4•t2)
Ј
[s];
Ц(M2
+ T2)
/ WX
Ј
[s];
отсюда :
проектный
расчет: WX
= Ц(M2
+ T2)
/ [s];
если изгиб
в 2-х ^-ных
плоскостях,
то: M = Ц(M2X
+ M2Y).
БИЛЕТ
23 Ф-ла
Эйлера для
сжатого стержня
большой
гибкости.
Основной
случай продольного
изгиба
(закрепление
на 2-х опорах,
неподв. и подв.)
:
Критическая
сила
- FКР
:
наименьшаяая
сила, при которой
стержень теряет
способность
сохранять
прямолин.
форму.Предел
пропорциональности
sпц
:
напряжение
“до” которого
деформация
происходит
по закону Гука.
Пусть
потеря устойчивости
происходит
при напряжениях,
меньших предела
пропорцион-ности
sпц
материала
стержня. Тогда
- упругая линия
:
1/r
»
d2u
/ dz2
= M / (EJ); 1/r
- кривизна. M =
FКР•u.
Уравнеие
изогнутой
оси: d2u
/ dz2
= –
FКР•u
/ (EJ).
заменим:
k2
= F / (EJmin)
[при потере
устойчивости
попереч. сечения
поворач-ся
вокруг главной
оси с минимальным
моментом инерции
Jmin
], тогда :
uІ
+ k2•u
= 0; реш.ур.: u
= C•cos
(k•z)
+ D•sin(k•z).
Определение
C и D из условий
опор балки :
1) при z = 0,u
= 0;2) при z = l, u
= 0. Ю
С = 0, D•sin(k•z)=0.
D = 0 не подходит
т.к. нет прогиба
балки Ю
sin(k•z)=0;
Ю
k = np
/ l, Ю
FКР
= p2•Jmin•E•n2
/ l2
.
наи<ее
значение FКР
- при n = 1. FКР
= p2•E•Jmin
/ l2
.
u
= D•sin
(p
•
z / l) - изгиб с одной
полуволной.
Для любого
способа закрепления
концов балки
в ф-ле l заменим
lприв
= m
•
l. lприв
- приведенная
длина
m
- коэффициент
приведения
длины.
БИЛЕТ
24 Ф-ла
Эйлера для
критич. напряж.
Нормальное
напряжение
в поперечном
сечении сжатого
стержня, соответствующее
критическому
значению сжимающей
силы, наз-ют
критическим.
sкр
= Fкр
/ A, A - площадь
сечения.
Формула
Эйлера: FКР
= p2•E•Jmin
/ l2
.
sкр
= p2
•
E •
Jmin
/ [(m
•
l)2
•
A]; Jmin
/ A = i2min
.
Радиус
инерции сечения
: ix
= Ц(Ix
/ A), iy
= Ц(Iy
/ A),
размерность
- длина (обычно
сантиметр).
sкр
= p2
•
E •
i2min
/ [(m
•
l)2]
= p2
•
E / (m
•
l / imin)2
.
m
•
l / imin
= l
- гибкость
стержня :
безразмерная
величина,показ-ая
сопротивл-ть
потере устойч-ти,
зависит
от геометрич.
характеристик
стержня.
sкр
= p2
•
E / l2
. Пределы
применимости
формулы:
Ф-ла Эйлера
справедлива
лишь в пределах
применимости
з-на Гука, т.е.
при усл., что
критическое
напряж. не превыш.
предела
пропорциональности
материала
стержня.
sкр
Ј
sпц
, p2
•
E / l2
Ј
sпц
, l
і
p
•
Ц(E
/ sпц)
= lпред
.
lпред
- предельная
гибкость
(граничная
гибк.):
не зависит
от размеров,зависит
от свой-в материала.
Ф-ла Эйлера
применима,
когда гибкость
стержня і
предельн. гибк-ти
для материала
стержня:l
і
lпред
.
В случае
неприменим-ти
ф. Эйлера напряжения
опред. по эмпирическим
ф-лам sкр
= a –
b•l
, a и b - коэфф-ты,
определяемые
опытным путем.
Стержни
гибкости : 1.
большой (l
і
lпред)
- по ф. Эйлера
2. средней (l0
Ј
l
<
lпред)
- по эмпирич.
ф-ле. 3. малой (l
<
l0)-расчет
не на устойчив.,
а на проч.
БИЛЕТ
25 Напряжение
при движении
с ускорен.
Груз
весом G поднимают
вверх с ускорением
a.
Определить
напряяжение
в канате.
sd
- динамическое
напряжение,
A - площадь сечен.
sst
= G / A - напряжен.
при статич.
действии груза.
Kd
- динамический
коэффициент
sd•A
–
G•(1+
a / g ) = 0, sd
= G / A•(1+
a/g) = sst•Kd.
Kd
= (1+ a/g).
|
|
Экзаменационные
вопросы по
прикладной
механике
(первый семестр
II курс).
1. Метод
сечений. Определение
внутренних
усилий.
Задача:
эпюры.
2.
Растяжение
и сжатие бруса.
Нормальная
сила. Напряжение
в поперечном
сечении. Усл.
прочности при
растяжении-сжатии.
Задача:
Эпюра нормальных
сил и изг. M в балке.
3.
Деформация
при растяжении-сжатии.
Диаграмма
деформации
стали. Закон
Гука.
Задача:
построить эпюры
изгибающих
и крутящих
моментов в
балке, проверить
прочность по
3-й теории прочности.
4.
Основные механические
характеристики
конструкционных
материалов.
Понятие предельных
допускаемых
напряжений.
Задача:
построить эпюры
изгибающих
и крутящих
моментов ломаного
бруса.
5. Изгиб.
Дифференциальные
зависимости
для усилий.
Задача:
проверить
прочность балки
на изгиб.
6.
Основные гипотезы
при изгибе.
Нормальное
напряжение
при изгибе.
Задача: проверить.
7. Изгиб.
Определение
положения
нейтрального
слоя.
8.
Максимальное
напряжение
при изгибе.
Вывод формулы.
Условие прочности.
Задача:РГР №
1.
9.
Дифференциальное
уравнение
изогнутой оси
бруса. Перемещение
при изгибе.
Задача:РГР
№ 1.
10. Вывод
интеграла Мора.
Задача:РГР
№ 1.
11. Способ
перемножения
эпюр. Правило
Верещагина.
Задача:
брус зажат
между стенками
12. Косой
изгиб. Определение
напряжения
при косом изгибе.
Задача:
определить
диаметр ступенчатого
бруса.
13.
Определение
положения
нулевой линии
при косом изгибе.
Задача:
Жестко закрепленная
балка, построить
эпюру крутящих
моментов.
14.
Понятие напряженного
состояния в
точке. Тензор
напряжения.
З-н парности
касательных
напряжений.
Задача:
Построить эпюру
крутящих моментов
и определить
диаметр вала.
15.
Плоское напряженное
состояние:
вывод формул
для напряжений.
Задача:
Проверить
прочность при
заданной нагрузке:
Ж, P, l от P до
опоры, [s].
16. З-н
Гука для изотропного
материала.
Задача:
угол поворота
консольной
балки в сечении.
17. Теории
прочности.
Понятие эквивалентного
напряженного
состояния.
Вывод ф-лы sэкв
.
Задача:
Проверить
прочность балки
с квадратным
сечением при
заданной
распределенной
нагрузке.
18.
Кручение бруса
круглого поперечного
сечения. Гипотезы
теорий кручения.
Напряжения
и деформации.
Зависимость
t от производной
по углу закручивания.
Задача:
Определить
перемещение
балки на 2-х опорах
под действием
силы P посередине.
19.
Кручение, вывод
рассчетной
ф-лы для касательных
напряжений,
условие прочности.
Задача:
Определить
прогиб консольной
балки, в конце
балки - момент.
20.
Кручение, вывод
ф-лы для относительного
угла закручивания,
условие прочности.
Задача:
Из условий
прочности найти
размеры квадратного
поперечного
сечения балки.
21.
Внецентренное
растяжение.
Определение
напряжения
для бруска
прямоугольного
сечения, условие
прочности.
Задача:
построить эпюры
M, s, перемещения.
22. Изгиб
с кручением
бруса круглого
сечения, напряженное
состояние,
условие прочности.
Задача:
Абсолютно
жесткая балка
подвешена на
стержнях с
одинакового
сечения и материала.
23. Вывод
ф-лы Эйлера для
сжатого стержня
большой гибкости.
Задача:
Из условия
прочности найти
диаметр балки,
нагружена
моментом, распред.
нагр.
24. Вывод
ф-лы Эйлера для
критических
напряжений.
Пределы ... ф-лы
Эйлера.
Задача:
Эпюры Q и M для
балки на 2-х опорах,
нагружена
моментом, распред.
нагр., содержит
консольные
участки.
25. Общие
принципы расчета
при динамических
нагрузках.
Расчет на прочность
при движении
тел с заданным
ускорением.
Задача:
Исходя из условий
прочности найти
размеры сечения
прямоугольной
консольной
балки. |