- •Таблиця 1.1. Варіанти завдань до задачі 1
- •Таблиця 2.1. Варіанти завдань до задачі 2
- •Таблиця 3.1. Варіанти завдань до задачі 3
- •Таблиця 4.1. Варіанти завдань до задачі 4
- •План розв’язування задачі
- •Таблиця 6.1. Варіанти завдань до задачі 6
- •План розв’язування задачі
- •Розв’язання задачі
- •Таблиця 9.1. Варіанти завдань до задачі 9
- •Таблиця 10.1. Варіанти завдань до задачі 10
- •План розв’язування задачі
- •Розв’язання задачі
- •Загальна довжина балки буде складати
- •Таблиця 11.1. Варіанти завдань до задачі 11
ЗАДАЧА 6 РОЗРАХУНОК ПРОСТОРОВОЇ РАМИ
Визначити розміри поперечних перерізів на кожній ділянці з умови міцності, якщо перша ділянка має круглий переріз, друга –квадратний і третя прямокутний з відношенням сторін hb = 2 , при цьому прямокутний переріз розташувати раціонально (табл. 6.1, рис. 6.1). Довжина всіх ділянок a =1 ì , коефіцієнт запасу міцності прийняти nò =1,5.
|
Таблиця 6.1. Варіанти завдань до задачі 6 |
|
||
Варіант |
q, êÍ ì |
Ð, êÍ |
Ì , êÍ ×ì |
Матеріал |
0 |
10 |
2qa |
qa2 |
Сталь 10 |
1 |
15 |
qa |
2qa2 |
Сталь 20 |
0 |
20 |
−3qa |
−2qa2 |
Сталь 20 |
3 |
10 |
5qa |
qa2 |
Сталь 40 |
4 |
−10 |
4qa |
3qa2 |
Сталь 50 |
5 |
−20 |
2qa |
1,5qa2 |
Сталь 60 |
6 |
−15 |
5qa |
−1,5qa2 |
Сталь 10 |
7 |
10 |
−qa |
2qa2 |
Сталь 20 |
8 |
30 |
−1,5qa |
qa2 |
Сталь 30 |
9 |
5 |
2qa |
−2qa2 |
Сталь 40 |
56
3 |
P |
|
|
a |
|
a |
a 1 |
2 |
|
a |
1 |
q |
|
||
|
|
a |
3 |
1 a |
a |
2 |
|
P
a
q
1
|
|
|
|
|
|
q |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
a P |
||
|
3 a |
|
|
a 2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q |
|
|
|
|
1 |
a |
P |
1 |
2a |
3 |
|
|
|
a |
|
a |
|
|
a2 |
1 |
3 a |
q |
|
|
a |
|
|
1 |
|
P
3 |
a 2 |
1 |
a |
|
a |
|
|
q |
0 |
|
P |
a 3
2
a
1 |
a 1 |
q |
|
P |
|||
|
|||
|
|
|
|
P |
|
|
a |
1 |
|
|
2 |
a |
|
2 |
|
||
3 |
q |
||
|
|||
|
a |
|
3
3 |
|
a |
|
a |
2 |
||
1 |
|||
q |
P |
a |
|
|
|
a 3 a 2P
q |
a |
|
|
4 |
1 |
|
Рис. 6.1. Варіанти розрахункових схем до задачі 6
57
5
6
7
8
9
План розв’язування задачі
1.Побудувати розрахункову схему.
2.Побудувати епюри внутрішніх силових факторів на кожній ділянці.
3.Визначити небезпечні перерізи послідовно на кожній ділянці.
4.Знайти небезпечні точки в небезпечних перерізах.
5.Визначити напружений стан в небезпечних точках.
6.Користуючись відповідними критеріями міцності, обчислити розрахункові напруження в небезпечних точках і з умови міцності визначити розміри перерізу.
|
Розв’язання задачі |
|
|
|
||
Дано (рис. 6.2): a =1 ì , матеріал |
− Ст3, |
P = 5 êÍ , |
q = 25 êÍ ì , |
|||
M = 8 êÍ ×ì , h b = 2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
5 к Н |
1. |
Z |
|
|
|
|
||
|
|
|
1 a |
|
|
|
|
a |
3 |
|
|
|
|
|
a |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
1 |
Y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Х |
q |
2 |
5 к Н |
/ м |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 6.2. Розрахункова схема
Побудуємо епюри (рис. 6.3).
2. Розглянемо перший (вертикальний) стержень (рис. 6.4). Він круглого поперечного перерізу. З розрахунку на міцність отримаємо допустиме значення діаметра круглого стержня.
58
кН |
кН∙м |
|
кН∙м
Рис. 6.3. Епюри внутрішніх силових факторів
від
Рис. 6.4. Епюри розподілу напружень у небезпечному перерізі першої ділянки
59
|
|
smax = |
M x max £ [ s] ; |
|
|||
|
|
|
|
Wx |
|
||
|
pd3 |
|
|
|
|
|
|
Wx = |
Þ d ³ 3 |
32 ´12,5 |
|
|
= 0,092 ì . |
||
32 |
3,14 ´160 ´103 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Візьмемо d = 92 ì ì .
3. Розглянемо перший (горизонтальний) стержень (рис. 6.4, де у замінити на z, а всі х – на у). Він також круглого поперечного перерізу. Розрахуємо його аналогічно попередньому стержню:
|
|
smax = |
M y max |
£ [ s] ; |
|
|||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Wy |
|
|||
|
pd3 |
|
|
|
|
|
|
|
Wy = |
Þ d ³ 3 |
32 ´5 |
|
|
= 0,068 ì . |
|||
32 |
3,14 ´160 ´103 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Візьмемо d = 68 ì ì .
4. Розглянемо другий стержень (рис. 6.5). Він квадратного поперечного перерізу.
s1,2 = M z max ; |
|||
|
Wz |
|
|
t1,2 = |
Mêð |
. |
|
Wêð |
|||
|
|
τ від Mкр
M z
C
σ від Mz
Рис. 6.5. Епюри розподілу напружень у небезпечному перерізі другої ділянки
60
Визначимо розміри перерізу без врахування Mêð :
|
c3 |
|
|
|
|
W = |
Þ c = 3 |
6 ´33 |
= 0,107 ì . |
||
|
|
||||
z |
6 |
|
160 ´103 |
|
|
|
|
|
|
Візьмемо c =115 ì ì . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
s1,2 = |
|
6 ´33´103 |
=130 Ì |
Ï à ; |
||||||
|
|
0,1153 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
t1,2 |
= |
Mêð |
|
= |
12500 |
= 39 Ì Ï à ; |
||||||
ac3 |
0,208´0,1153 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
=154 Ì Ï à £ [ s] . |
|||||||
såêâ III = s2 + 4t2 |
= |
1302 + 4 ´392 |
5. Розглянемо третій стержень (рис. 6.6). Він прямокутного поперечного перерізу.
|
s1 = |
N |
+ |
M z + |
M x £ [ s] . |
|
|
||
F |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Wz |
Wx |
|
|
|
Ви- |
|
|
|
|
|
значимо |
|||
розміри |
|
|
|
|
|
1 в ід |
1 в ід |
перерізу |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
без |
|
|
|
врахува- |
|||||
|
|
|
|
|
|||||
ння N: |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 в ід
1 в ід
Рис. 6.6. Епюри розподілу напружень у небезпечному перерізі третьої ділянки
W |
= |
bh2 |
; |
W |
= |
hb2 |
h = 2b ÞW |
= |
4b3 |
, W = |
2b3 |
. |
z |
|
6 |
|
x |
|
6 |
z |
|
6 |
x |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
61
b ³ 3 |
3M z + 6M x |
= 3 |
3´33 + 6 ´12,5 |
|
= 0,082 ì . |
|
2 σ |
2 ´160 ´103 |
|||||
|
|
|
|
Візьмемо b = 82 ì ì , h = 2 ×82 =164 ì ì . Перевіримо точку 1 (див. рис. 6.6):
s1 = |
25´103 |
|
|
|
+ |
|
|
6 ´33´103 |
|
+ |
6 ´12,5 ´103 |
|
=160 Ì Ï à = [ s] . |
|||||||||||||
0,082 ´0,164 |
|
0,082 ´0,1642 |
|
0,164 ´0,0822 |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Перевіримо точку 2 (див. рис. 6.6): |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
s2 = |
N |
+ |
M |
x = |
|
|
25´103 |
|
|
+ |
|
6 ´12,5 ´103 |
|
= 70 Ì Ï à ; |
|||||||||||
|
F |
|
|
|
0,082 ´0,164 |
|
0,164 ´0,0822 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
Wx |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
t2 = |
|
Ì |
êð |
|
= |
|
|
|
5´103 |
|
=18 Ì Ï à ; |
|||||||||||||
|
|
|
ahb2 |
0,246 |
´0,164 ´0,0822 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 79 Ì Ï à < [ s] . |
||||||||||||||
|
|
|
|
såêâ III = 702 + 4 ´182 |
|
|
||||||||||||||||||||
Перевіримо точку 3 (див. рис. 6.6): |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
s3 = |
N |
|
+ |
M z = |
|
|
|
25 ´103 |
|
+ |
|
6 ´33´103 |
|
= 92 Ì Ï à ; |
|||||||||||
|
F |
|
|
0,082 ´0,164 |
0,082 ´0,1642 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Wz |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
t3 = g |
Mêð |
= 0,795 ´18 = 14,3 Ì Ï à ; |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ahb2 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
= 96 Ì Ï à < [ s] . |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
såêâ III = |
|
922 + 4 ´14,32 |
ЗАДАЧА 7 ПРОЕКТУВАЛЬНИЙ РОЗРАХУНОК НА СТІЙКІСТЬ
СТИСНУТИХ СТЕРЖНІВ
62