- •1. КОНТРОЛЬНІ ЗАДАЧІ
- •2. РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНІ РОБОТИ І КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ДО НИХ
- •Розрахунково-графічна робота
- •Геометричні характеристики поперечного перерізу
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Розрахунково-графічна робота
- •Згинання статично визначеної балки
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Таким чином, прогин і кут повороту вираховуємо за формулами
- •Нецентральне стиснення колони і стійкість стержня
- •Порядок виконання роботи
- •Список літератури
- •Номер схеми береться по першій цифрі шифру
- •Додаток 3
- •Додаток 7
- •Номер схеми береться по першій цифрі шифру
- •Додаток 8
- •Номер схеми береться по першій цифрі шифру
- •Додаток 9
- •Додаток 10
- •Додаток 11
- •Додаток 19
- •Додаток 20
- •Номер схеми береться по першій цифрі шифру
- •Додаток 21
- •Додаток 22
- •Номер схеми береться по першій цифрі шифру
- •Додаток 23
- •Додаток 26
- •Додаток 27
- •Загальні дані для задач додатків 32, 33
- •Додаток 37
- •Схеми закріплення кінців стержня
Розрахунково-графічна робота
Нецентральне стиснення колони і стійкість стержня
1. Визначити допустиме навантаження нецентрально стиснутої колони масивного профілю, побудувати ядро перерізу і еліпс інерції. Схема і розміри поперечного перерізу, точка прикладання сили приведені в дод. 28.
Допустимі напруження |
|
3000 кПа |
(на стиснення) і |
|
300 кПа |
(на |
adm |
adm |
|||||
розтягування). |
|
|
|
|
|
|
2. Підібрати і |
розташувати |
елементи поперечного перерізу |
центрально стиснутого гнучкого сталевого стержня, виходячи з вимог рівностійкості відносно головних осей. Визначити коефіцієнт запасу
стійкості. Тип поперечного перерізу стержня, довжина |
l |
і спосіб закріплення |
його кінців, поздовжня стискаюча сила P наведені |
|
в дод. 35. На схемі |
поперечного перерізу стержня жорсткі сполучні планки умовно показані пунктиром.
Порядок виконання роботи
1.1.Визначити положення головних центральних осей інерції і головних центральних моментів інерції.
1.2.Побудувати еліпс інерції.
1.3.Побудувати ядро перерізу.
1.4.Визначити положення нейтральної лінії і координати небезпечних точок у розтягнутій і стиснутій зонах перерізу.
1.5.Визначити допустиму силу з умов міцності при розтягуванні і стискуванні.
1.6.Обчислити напруження у небезпечних точках перерізу і побудувати епюри нормальних напружень.
2.1.Підібрати поперечний переріз колони способом послідовних наближень.
2.2.Визначити відстані a між окремими елементами поперечного перерізу колони.
2.3.Визначити критичну силу Pкр і коефіцієнт запасу на стійкість.
2.4. Накреслити в масштабі визначений поперечний переріз колони.
25
Контрольні запитання
1.Коли і як користуватися формулою для визначення нормальних напружень
|
P |
|
y y |
p |
|
z z |
p |
||
|
|
1 |
|
|
|
|
|||
A |
|
2 |
|
|
2 |
|
|||
|
i |
|
|
i |
|
||||
|
|
z |
|
|
y |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
?
2.Коли треба користуватися формулою для визначення нормальних напружень
|
N |
|
M y z |
|
M |
z |
y |
? |
|
|
|
|
|||||
A |
I y |
I z |
|
|||||
|
|
|
|
|
3.Що таке нейтральна лінія? Рівняння нейтральної лінії. Для чого знаходиться нейтральна лінія?
4.Що таке ядро перерізу?
5.Як знаходиться ядро перерізу способом “обкатки” контуру перерізу?
6. Коли і як користуватися формулами
|
|
|
|
2 |
Е |
|
|
|
|
|
|
||
кр |
|
|
2 |
|||
|
|
|
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
, кр |
a b для |
визначення критичного напруження?
7. Що таке |
l |
? Графік залежності |
кр |
від |
. |
|
i |
||||||
|
|
|
|
|
||
|
min |
|
|
|
|
8. Як знайти критичну силу?
9. Як знайти допустиму силу (при заданому коефіцієнті запасу стійкості n кр )?
adm
; при заданому
10.Як формулюється умова міцності при стискуванні гнучких стержнів?
11.Як проводиться розрахунок на підбір перерізу (проектувальний) при стискуванні гнучкого стержня?
26
З а д а ч а. Колона, показана на рис.5 поперечного перерізу (розміри дані в дм), стискується силою P , прикладеною в заданій точці перерізу.
Визначити допустиму стискуючу силу при |
|
0,3 МПа , |
|
3 МПа . |
adm |
adm |
Побудувати еліпс інерції, ядро перерізу, епюру нормальних напружень.
y
2
2
2
В
y 0
|
y |
3 |
|
|
|
y |
2 |
|
|
|
y |
1 |
|
z 0
z |
3 |
|
|
||
z |
2 |
|
|
|
С
z |
1 |
|
Р
А
2,78
2
1
2
1
2
z
Рис. 5
Р о з в ’ я з о к. Переріз має вертикальну вісь симетрії, яка буде головною центральною віссю. Друга головна центральна вісь проходить перпендикулярно до неї через центр ваги перерізу. Для визначення координати центру ваги перерізу розбиваємо його на три прямокутники і вводимо локальні системи координат з початком в центрі ваги прямокутників. Знаходимо площі і осьові моменти інерції для кожного прямокутника (відцентрові моменти інерції дорівнюють нулеві):
A1
4 |
2 |
8 дм
2
,
A2
8 |
4 |
32 |
дм
2
,
A3
2 |
2 |
|
4 дм
2
,
I y1 4 2 3
12
|
|
|
2 |
4 |
3 |
I |
|
|
|
||
z1 |
|
12 |
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2,67 дм 4
10 ,67 дм
,
4 |
, |
|
I y 2 |
|
8 4 3 |
42 ,67 дм 4 , |
||
12 |
|
||||
|
|
|
|
||
I z 2 |
|
|
4 8 3 |
170 ,67 дм 4 , |
|
12 |
|
||||
|
|
|
|
I |
y 3 |
|
|
|
I z 3
2 |
2 |
3 |
|
|
|||
|
12 |
||
|
|
2 2 3
12
1,33 дм |
4 |
, |
|
1,33 дм 4 .
Вводимо допоміжну визначаються координати z 0 i
систему координат центрів ваги локальних
y 0 , z 0 |
, в якій просто |
фігур (прямокутників):
27
z |
01 |
5 |
|
|
А А1
z |
|
|
z |
0 c |
|
||
|
|
|
дм , |
|
|
|
|
|
|
|
А |
2 |
А |
3 |
8 |
|||
|
|
|
|
|
|
||
01 |
A |
z |
02 |
A |
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
A |
|
|
z |
02 |
2 дм |
|
|
|
32 |
|
4 36 |
z |
03 |
A |
3 |
|
5 |
8 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
,
дм |
2 |
, |
|
|
|
|
|||
2 |
32 |
1 4 |
||
|
36 |
|
|
z |
03 |
|
2,78
1
дм
дм
.
,
Вводимо головні центральні осі |
y , z |
і знаходимо головні центральні |
моменти інерції і радіуси інерції. Визначивши координати |
с zi |
центрів ваги і- |
|
тих прямокутників в центральних координатах |
y , z |
|
|
с z1 z 01 z 0 c 5 2,78 2,22 дм , |
|
|
|
с |
z 2 |
z |
02 |
|
|
||
с z 3 |
z 03 |
знаходимо
z
z
0 c
0 c
2 2,78 |
0,78 дм |
1 2,78 |
1,78 дм , |
,
I I
y
z
I 2,67
2,67
I
y1
z1
c |
2 |
A |
|
|
I |
|
|
c |
2 |
A |
|
I |
|
c |
2 |
A |
|
|
|||
z1 |
|
y 2 |
z 2 |
2 |
y 3 |
z 3 |
3 |
||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
2,22 |
2 |
|
8 |
42 |
,67 |
0,78 |
2 |
32 |
1,33 |
||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||
39 ,43 42 ,67 |
19 ,47 |
1,33 |
|
12 ,67 |
|||||||||||||||||
I |
z 2 |
I |
z 3 |
10 ,67 |
170 |
,67 |
1,33 180 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,78 |
||
90 ,24 дм |
||
,01 дм |
4 |
. |
|
|
2 |
4 |
|
|
|
||
4 |
, |
|
|
|
|
|
Для радіусів інерції одержимо значення
i y2 |
|
|
I |
y |
|
90 ,24 |
|
2,51 дм 2 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
i y |
1,58 дм , |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
A |
36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
|
I |
z |
|
180 ,01 |
5,00 дм |
2 |
, |
|
|
|
|
|
|
i z |
2,24 дм . |
|||||
i z |
A |
36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Будуємо еліпс інерції |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
2 |
|
|
|
|
z |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,24 |
|
1,58 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Знаходимо |
|
|
координати |
y p |
|
1 |
дм , |
|
z p 2 2,78 0,78 дм |
||||||||||||
прикладання сили в центральних координатах. |
|||||||||||||||||||||
Рівняння нейтральної лінії |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
z |
1 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
a |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
z |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в нашому випадку набирає вигляду
точки
28
оскільки
a |
|
|
5,00 |
|
y |
1 |
|||
|
|
|||
|
|
|
5,00 дм
,
y 5,00
a z
|
|
z |
1 |
|
3,22 |
||||
|
|
|||
|
|
2,51 |
||
0,78 |
||||
|
|
,
3,22
дм
.
Проводимо нейтральну лінію і визначаємо найбільш віддалені точки
від неї: в стиснутій зоні точка A з координатами y A |
4 дм , |
z A |
2,78 дм |
, в |
||
розтягнутій зоні точка В з координатами |
y В 2 дм , |
z B 6 |
2 ,78 |
3,22 дм . |
|
|
Запишемо умову міцності в точці A |
і знайдемо силу |
P : |
|
|
|
P 1 A
P 1
2,66 P
z P z A |
y P y |
|||
|
||||
i y2 |
|
|
|
i z2 |
0,78 |
2,78 |
|||
2,51 |
|
|
||
108 |
10 |
4 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
, |
|
|
|
|
|
adm |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
4 |
|
|
|
|
5,00 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
P 406 |
10 |
3 |
H |
|||
|
3,0 |
10 |
6 |
|
|
|||
406 кН |
|
36
.
10
2
,
Запишемо умову міцності в точці
В
і знайдемо силу
Р
:
Padm
|
P |
|
|
|
z |
|
z |
|
|
y |
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
В |
|
P |
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
A |
|
1 |
|
i |
2 |
|
|
i |
2 |
|
|
adm , |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
0,78 |
3,22 |
|
|
1 2 |
|
6 |
|
|
2 |
, |
||||||||
P 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3 10 |
36 |
10 |
||||||||
|
|
|
2,51 |
|
|
|
|
5,00 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
0,40 P 10 ,8 10 |
4 , |
|
P 270 |
10 3 |
H 270 кН . |
|
|
За допустиме значення сили приймаємо меншу з двох знайдених, тобто
270 кН . |
|
|
|
Знаходимо напруження в точках |
A |
і |
B |
|
|
|
|
Padm |
|
|
|
z P z A |
|
|
|
y P y A |
|
270 10 |
3 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2,66 2 МПа , |
||||||||
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
A |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
36 |
10 |
2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
i y |
|
|
|
i z |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Padm |
|
|
|
z P z В |
|
|
|
y P y В |
|
|
270 |
10 |
3 |
|
|||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,40 0,3 МПа |
||||||||
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
A |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
36 10 |
2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
i y |
|
|
|
i z |
|
|
|
|
|
|
|
і будуємо епюру напружень на лінії, перпендикулярній до нейтральної лінії перерізу.
Для побудови ядра перерізу проводимо дотичні до його контуру і знаходимо відповідні координати вершин ядра перерізу:
29
– дотична І-І |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a y |
, |
y Я |
0 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a z |
2,78 дм , |
z Я |
|
|
2,51 |
0,90 дм ; |
|
||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2,78 |
|
|
|
|||
– дотична ІІ-ІІ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a y |
4 дм , |
y Я |
|
5,00 |
1,25 дм , |
|
|
||||||
|
4 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
a z |
, |
z Я |
0 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– дотична ІІІ-ІІІ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a y |
4 |
1,22 5,22 |
дм , |
|
y Я |
|
5,00 |
0,96 дм , |
|||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,22 |
|
a z |
1,22 |
2 |
2 |
5,22 |
дм , |
|
z Я |
2,51 |
0,48 дм ; |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,22 |
|
– дотична ІV-ІV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a y |
, |
y Я |
0 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a z |
1,22 |
2 |
3,22 дм , |
|
z Я |
|
2,51 |
0,78 дм . |
|||||
|
3,22 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
III |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
2 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,22 |
||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
VI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IV |
|
2 |
1 |
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
2 |
|
Еп. , МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
III |
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
н. л. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.6 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
Вершини ядра для дотичних V-V та VІ-VІ симетричні до вершин ядра для |
|||||||||
дотичних відповідно ІІІ-ІІІ та ІІ-ІІ. |
|
|
|
||||||
Наносимо вершини ядра перерізу на рисунок і будуємо ядро перерізу. |
|||||||||
Еліпс інерції, ядро перерізу, нейтральна лінія, епюра напружень |
|||||||||
показані на рис.6 |
|
|
|
|
|
|
|||
З а д а ч а. Підібрати рівностійкий в обох |
P |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
головних напрямках стержень довжиною |
l 8 м з |
|
|||||||
двох швелерів, з’єднаних |
жорсткими |
планками |
|
||||||
(рис.7). Стискуюча |
сила |
P 600 кН , |
допустиме |
|
|||||
напруження |
|
160 МПа , |
модуль |
Юнга |
|
||||
adm |
|
||||||||
E 2 10 |
5 |
МПа |
, |
коефіцієнти |
a 310 МПа , |
|
|||
|
|
||||||||
b 1,14 МПа . |
|
|
|
|
|
|
|
||
Р |
о |
з |
в ’ |
я з о |
к. Площа |
складеного |
|
||
поперечного перерізу стержня |
А 2 Ашв . |
Головні |
a |
||||||
|
|||||||||
центральні моменти інерції |
|
|
|
|
|
I |
u |
2 I |
y .шв |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
v |
2 |
|
I |
z .шв |
|
|
|
A |
. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
4 |
|
шв |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Стержень буде рівностійким в обох головних |
|||||||||||||||
напрямках, якщо |
I u |
|
I v |
. З цієї умови знаходиться |
|||||||||||
відстань між центрами ваги перерізу |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
y .шв |
I |
z .шв |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
a 2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шв |
|
|
u
y
z v
Ðèñ. 7
Радіус інерції перерізу
|
|
|
|
|
I |
u |
2 I y .шв |
i i |
|
i |
|
|
|
|
|
u |
v |
|
|
||||
|
|
|
A |
2 A |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
шв |
i y .шв
.
Поперечний переріз стержня підбираємо з умови міцності при стискуванні гнучких стержнів
P A
adm
.
Так як в цій формулі невідомі площа A і коефіцієнт зменшення основного
допустимого напруження , то задачу розв’язуємо методом послідовних
adm
наближень. Рекомендується притримуватися наступного порядку обчислень:
31
перше наближення. |
Задаємося початковим значенням |
|
|
|
0 |
послідовно знаходимо |
A I , I , I . Якщо розбіжність між |
I |
виконуємо друге наближення.
0 |
|
|
|
I 0,5 0,7 |
і |
||
і |
I |
велика, то |
друге наближення. Приймаємо |
0 |
|
|
A II , II , II . Якщо розбіжність між |
|
виконуємо третє наближення. |
|
II |
|
|
|
0 |
|
|
II |
|
0,
і
5
0 |
|
|
I |
|
|
II |
|
|
і послідовно знаходимо |
I |
|
|
|
велика, то аналогічним чином
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
Цей процес продовжуємо до тих пір, поки розбіжність між |
N і N |
||||||
буде незначна. Практично необхідно виконати три-чотири наближення. |
||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
При |
незначній розбіжності між |
N |
і |
N |
знаходимо |
фактичне |
|
факт |
P |
A N |
|
|
напруження. Якщо відхилення |
|||
і допустиме доп N adm |
||||||||
факт |
від |
доп |
не перевищує 5%, то розв’язок буде закінченим. |
|
||||
|
Зауваження. Для прокатних профілів цього не завжди вдається досягти |
і тоді оцінюємо два сусідні номери прокатних профілів: беремо той з них, для
якого факт |
доп . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
На закінчення розрахунку визначаємо критичну силу |
Pкр |
і коефіцієнт |
|||||||||||||
запасу стійкості n кр |
|
Pкр |
P . |
|
|
|
|
|
|||||||
Перейдемо до |
безпосереднього розв’язку задачі. |
|
В першому |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
наближенні задаємо |
I |
0,6 . |
|
|
|
|
|
||||||||
Знаходимо відповідну площу |
|
|
|
|
|
||||||||||
A |
|
P |
|
|
|
600 10 |
3 |
62 ,5 10 |
4 м 2 62 ,5 см 2 , А |
|
|
31 ,25 см 2 . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
шв |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
0 |
|
0,6 |
160 |
10 6 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
I |
adm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По |
сортаменту беремо швелер |
№ 24, |
для якого |
|||
i y .шв |
9,73 см . |
|
|
|
|
|
Гнучкість стержня |
|
|
|
|
||
|
|
l |
|
0,7 800 |
58 . |
|
|
i |
9,73 |
|
|||
|
|
|
|
|
Ашв
30 ,60
см
2
,
32
Застосовуючи лінійну апроксимацію, для 58 |
одержимо |
I 0,89 |
|
58 50 |
0,86 0,89 0,89 |
0 |
,8 0,03 0,866 , |
||||
60 |
50 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
оскільки по таблиці (дод. 34) |
1 |
50 , |
1 0,89 |
, 2 |
60 , 2 0 ,86 . |
||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Розбіжність між I |
0,6 |
та I |
0,866 |
велика. Робимо друге наближення. |
В другому наближенні покладаємо
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
I |
|
0,6 0,866 |
|
|
|
|
I |
|
0,733 |
||||
|
|
|
|
||||||
II |
|
|
2 |
|
2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Знаходимо відповідну площу
.
|
600 |
10 |
3 |
|
|
|
A |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
0,733 |
|
160 |
|
10 |
6 |
|
|
По |
сортаменту беремо |
i y .шв |
8,15 см . |
Гнучкість стержня
51 ,16 |
10 |
4 |
м |
2 |
51 ,16 см |
2 |
, |
Aшв |
|
|
|
|
швелер № 20а, для якого
|
0,7 |
800 |
69 . |
|
8,15 |
||||
|
|
25,58
Ашв
см |
2 |
|
|
25 , |
.
20
см
2
,
Застосовуючи лінійну апроксимацію, для
|
|
0,86 |
|
69 60 |
0,81 0,86 |
|||
II |
70 |
60 |
||||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
оскільки по таблиці 1 |
|
60 , 1 |
0,86 , |
Зважаючи на невелику розбіжність між допустиме напруження.
2
69
0,86
70 , |
|
0 |
|
II |
та |
одержимо
0,9 |
0,05 |
0,815 |
2 0,81 . |
|
|
II |
, визначимо |
,
фактичне і
|
|
|
P |
|
600 |
10 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
факт |
2 Aшв |
|
|
|
|
4 |
|||
|
|
|
2 25 ,20 |
10 |
|||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
119 |
10 |
6 |
Па |
119 МПа |
|
,
|
|
|
|
|
|
|
доп |
II |
adm |
||||
|
|
|
0,815 |
160 |
130 МПа |
.
Недонапруження складає |
130 119 |
100 % 8 % . Третє наближення не |
|
130 |
|||
|
|
33
робимо, а зменшимо поперечний переріз стержня, (попередній переріз № 20а), для якого Ашв 23 ,4 см
Гнучкість стержня
|
0,7 |
800 |
69 . |
|
8,07 |
||||
|
|
вибравши швелер № 20
2 |
, |
i y .шв |
8,07 см . |
|
Застосовуючи лінійну апроксимацію, для |
69 |
||||||
|
|
0,86 |
69 |
60 |
0,81 0,86 |
0,86 |
|
III |
70 |
60 |
|||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
оскільки по таблиці 1 |
60 , 1 0,86 , 2 |
70 , |
Знаходимо фактичне і допустиме напруження
одержимо
0,9 0,05 0,815
2 0,81 .
,
|
|
|
P |
|
600 |
10 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
факт |
2 Aшв |
|
|
|
4 |
|||
|
|
|
2 23 ,4 10 |
|||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
128 |
10 |
6 |
Па |
128 МПа |
|
,
|
|
|
|
|
|
|
доп |
III |
adm |
||||
|
|
|
0,815 |
160 |
130 МПа |
.
Розбіжність між фактичним Поперечний переріз
Ашв |
23 ,4 см |
2 |
, |
I y .шв |
1520 |
|
і допустимим напруженнями не перевищує 5%.
складається |
з двох швелерів № 20, для якого |
||||||
см |
4 |
, |
I z .шв |
|
113 см |
4 |
. Відстань |
|
|
a 2 |
1520 |
113 |
15 ,5 см |
|
23 ,4 |
||||
|
|
.
Знайдемо критичну силу |
Pкр |
і коефіцієнт запасу стійкості. |
гнучкість 69 , то користуючись формулою Тетмаєра при |
a |
b 1,14 МПа , знайдемо критичне напруження |
|
Оскільки
310 МПа ,
кр a b 310 1,41 69 231 МПа .
Критична сила
P |
кр |
2 A |
шв |
|
кр |
2 23 ,4 10 4 |
231 |
10 6 |
1081 |
10 3 Н 1081 кН . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Коефіцієнт запасу стійкості
34
|
|
|
P |
|
1081 |
|
n |
|
|
кр |
|
||
кр |
P |
600 |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
1,8
.
35
3. ОСНОВНІ СПІВВІДНОШЕННЯ ПОЧАТКОВОГО КУРСУ ОПОРУ МАТЕРІАЛІВ
I.Поздовжнє розтягування (стискування) стержнів:
рівняння рівноваги |
|
dN |
n x 0 , |
|
|
|
||
|
dx |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поздовжня сила |
N |
зв’язана з |
осьовим переміщенням |
|||||
N EA |
du |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
формула для нормальних напружень |
|
N |
, |
|||||
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
A |
u
рівнянням
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
умова міцності |
max adm ; max |
|
max |
(при постійній площі A ), |
||||
A |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
видовження стержня визначається з рівняння |
EA |
du |
N ; при постійних |
|||||
dx |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
EA на відрізку l |
видовження u l |
Nl |
, |
|
|
|
|
|
EA |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
умова жорсткості |
u max |
u adm , |
N
та
потенціальна енергія
|
|
|
x |
|
2 |
|
|
|
1 |
2 |
N |
||
U |
|
|
|
|||
2 |
EA |
|||||
|
|
x |
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1 |
|
|
dx
.
II. Кручення стержнів круглого перерізу:
рівняння рівноваги |
dM |
k |
m k x 0 |
, |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
dx |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
крутильний момент |
|
M k |
зв’язаний |
|
з |
кутом |
|||||||||
M k GI p |
d |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
формула для дотичних напружень |
|
M |
k |
r |
, |
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
|
GI |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
умова міцності |
max |
adm ; |
max |
|
|
M k . max |
|||||||||
|
|
W p |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
моменті опору W p ),
закручування |
|
рівнянням |
(при постійному полярному
36
кут закручування визначається з рівняння |
GI |
|
|
|
d |
|
p |
|
|
dx |
|||
|
|
|
|
|
|
|
та GI p на відрізку l кут закручування l |
M |
|
k |
l |
, |
|
|
|
|
||||
GI |
|
|
|
|||
|
|
p |
|
|||
|
|
|
|
|
умова жорсткості |
max |
adm , |
M
k
; при постійних
M k
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
x |
2 |
M |
2 |
|
|
|
|
|
||
потенціальна енергія U |
|
|
k |
dx . |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
2 |
GI |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
p |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кручення стержнів некруглого масивного профілю |
|
|
|
||||||||||||||||
max |
|
M |
k |
, |
відн . |
M |
k |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
W |
|
GI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
k |
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
для витягнутого ( h 3b ) прямокутного профілю I k |
hb |
3 |
3 |
, W k |
|||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
Кручення тонкостінних стержнів відкритого профілю |
|
|
|||||||||||||||||
max |
|
M |
k |
max |
, |
відн . |
|
|
M |
k |
, |
3 |
|
3 |
|
3 . |
|||
I |
|
GI |
|
I k s1 1 ... |
s n n |
||||||||||||||
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кручення тонкостінних стержнів закритого профілю
hb
2 |
3 |
|
.
|
|
|
M |
|
|
|
|
k |
|
max |
|
|||
|
|
|||
|
|
|
,
|
|
|
M |
k |
|
ds |
|
|
|
|
|||||
відн . |
|
|
2 |
|
|||
|
|
G |
|||||
|
|
|
|
|
,
2 |
(площа охоплена контуром |
)
.
III. Плоске (пряме) згинання:
рівняння рівноваги |
dM |
Q 0 , |
dQ |
q x 0 |
, |
|
||
dx |
dx |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
згинальний момент M |
зв’язаний з прогином w |
рівнянням M |
EI |
|||||
формула для нормального напруження |
|
Mz |
, |
|
||||
I |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
2 |
w |
|
||
dx |
2 |
|
|
,
y
z
b z
формула |
для |
дотичного |
напруження |
|
QS z |
||||
Ib z |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(формула Журавського), |
|
|
|
|
|
||||
умова |
міцності по |
нормальних |
|
напруженнях |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
max adm |
(при |
|
0 ); |
max |
|
max |
(при |
||
W |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 8 |
постійному моменті опору W ), |
|
37
умова міцності по дотичних напруженнях |
max |
adm |
(при |
0 ); |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
загальна умова міцності |
red |
|
adm |
|
(при 0 |
, 0 ), |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
x |
2 |
M |
2 |
|
|
|
1 |
x |
2 |
|
Q |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
потенціальна енергія U |
|
|
dx |
|
|
|
k |
dx |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
EI |
|
|
|
2 |
|
GA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
прогини w і кути повороту |
|
|
dw |
|
перерізу можна визначити: |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
dx |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
a) методом |
початкових |
|
параметрів |
|
(МПП); при постійних |
q |
та |
EI |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
справедливі формули (додатні напрямки сил і моментів показані на |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
рис. 9) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Q 0 |
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
M 0 |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qп |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x x |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||
EI x 0 M 0 x Q 0 |
|
M x |
x |
P |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
x x |
|
|
3 |
x x |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
q |
|
|
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
6 |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
EI w x 0 x w 0 M 0 |
x 2 |
|
|
|
x 3 |
|
|
|
|
|
|
x x |
|
2 |
|
|
|
x x |
|
3 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
Q 0 |
|
|
|
M |
|
|
|
P |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
2 |
6 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
||||||
|
|
x x |
q |
4 |
x x |
|
q |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
24 |
|
|
|
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b) методом Максвела-Мора (МММ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i M p M i dx ; EI
одиничне навантаження при визначенні прогину – одинична сила, одиничне навантаження при визначенні кута повороту – одиничний момент.
Інтеграли Мора обчислюються способом множення епюр
38
|
|
|
|
|
|
|
M p M i dx p M i.ср |
||||||||
або за формулою Сімпсона-Корноухова |
|
|
|
||||||||||||
|
M |
|
M |
|
dx |
l |
M |
|
M |
|
4 M |
|
M |
|
|
p |
i |
6 |
p , |
i , |
p ,C |
i ,C |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Умова жорсткості |
w max |
w adm , |
max |
adm . |
|
|
M |
p , |
M |
i , |
|
|
.
IV. Побудова епюр.
Поздовжня сила – це проекція зовнішніх сил на вісь стержня.
Крутильний момент – це момент зовнішніх сил, які лежать в перпендикулярній до осі стержня площині, відносно осі стержня. Перерізуюча (поперечна) сила – це проекція зовнішніх сил на вісь, перпендикулярну до осі балки.
Згинальний момент – це момент зовнішніх сил, які лежать в осьовій площині балки, відносно точки на осі балки.
При побудові епюр треба враховувати всі зовнішні сили по один бік перерізу і користуватись правилом знаків. Додатні напрямки проекцій зовнішніх сил і моментів при побудові епюр показані на рис. 10.
поздовжня сила |
перерізуюча сила, |
крутильний момент |
|
згинальний момент |
|
|
Рис. 10 |
|
V.Складний опір.
При складному опорі використовуються головні центральні координати
(y, z).
При розтягуванні (стискуванні) і просторовому згинанні нормальне
напруження |
|
|
N |
x |
|
M y z |
M |
z |
y |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
x |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
A |
|
I y |
I z |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
переміщення визначаються з рівнянь
39
EA |
du |
|
|
dx |
|||
|
|
N
x
,
|
d |
2 |
w |
|
EI |
|
M |
||
y |
|
2 |
||
|
|
|
||
|
dx |
|
||
|
|
|
y
,
|
d |
2 |
v |
|
EI |
|
M |
||
z |
|
2 |
||
|
|
|
||
|
dx |
|
||
|
|
|
z
,
повне переміщення
f |
|
u |
2 |
v |
2 |
w |
2 |
|
|
|
.
При нецентральному розтягуванні (стискуванні) силою, прикладеною в
точці
|
x |
|
|
|
(
y p
P A
, z |
|||
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||
|
|
||
|
|
|
) перерізу,
y |
y |
p |
z |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
i |
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
нормальне напруження
|
z |
|
|
|
|
|
p |
|
, |
|
|
|
||
|
2 |
|
|
|
i |
|
|
||
y |
|
|
|
|
|
|
|
рівняння нейтральної лінії
1 |
y |
н |
|
|
y |
p |
|
z |
н |
|
|
z |
p |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||||
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
||
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
н |
|
|
|
|
z |
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
i |
/ |
y |
|
|
i |
/ z |
|
||
z |
p |
|
y |
p |
|||||
|
|
|
|
|
|
1
,
умова міцності |
|
|
, |
adm |
adm |
ядро перерізу будується способом контуру, користуючись формулами
При косому згинанні нормальне напруження
обкатки
yi 2
Яz
|
|
|
z sin |
|
y cos |
|
|
|
|
|||||
x |
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
I |
|
|
I |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
y |
|
|
z |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
рівняння нейтральної лінії z |
y tg , |
y |
||||||||||||
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
причому tg tg |
y |
|
0 . |
|
|
|
|
|
||||||
I |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
нейтральною лінією його
a y |
, |
z Я |
2 |
a z . |
i y |
||||
|
|
|
|
л.п. |
л.д.с.
н.л.
z
Рис. 11
VI. Стійкість стержнів.
Формула Ейлера для критичної |
сили Pкр |
В залежності від гнучкості |
стержня |
|
2 |
EI |
|
||
|
|
min |
l |
||
|
2 |
|
|
l |
|
i |
||
|
||
|
min |
.
критичне напруження
визначається за формулою Ейлера кр |
|
2 E |
при |
пр |
|
2 |
|||||
|
|
|
|
Тетмаєра кр a b при 0 пр .
Розрахунок на міцність при стискуванні гнучкого
40
|
або за формулою |
стержня ведеться за
формулою
P A
adm
.
VII. Визначення геометричних характеристик плоских перерізів.
Центр ваги перерізу визначається за формулами y C S z A ,
z C
S y
A
;
для складених перерізів
yC
y A |
A |
i i |
|
,
z |
C |
|
|
|
z |
A |
A |
i |
i |
|
,
де
(
y |
i |
, |
|
|
zi
) –
координати центру ваги і-ої частини.
При визначенні положення головних центральних осей використовуються також формули перетворення для моментів інерції при паралельному перенесенні
I |
|
= I |
|
|
+ c |
2 |
|
y |
y |
c |
z |
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
A, |
I |
|
= I |
|
|
+ c |
2 |
|
z |
z |
c |
y |
|||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
A,
I |
yz |
= I |
yc |
z c |
+ c |
|
|
|
y |
c |
z |
|
A
,
де ( c y , c z ) – координати центру ваги перерізу в координатах ( y , z ), і повороті координатних осей
y
y
z |
z |
|
I |
|
|
I |
|
cos |
2 |
|
I |
|
|
sin |
2 |
|
I |
|
sin |
2 , |
|||
y |
y |
|
z |
|
yz |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
I |
|
sin |
2 |
|
I |
|
cos |
2 |
|
I |
|
sin |
2 , |
||||
z |
y |
|
z |
|
yz |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos 2 |
|
I |
z |
|
I |
y |
|
|
2 . |
|
|||||
I |
|
I |
|
|
|
|
|
sin |
|
|||||||||||
y z |
yz |
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 12
VIII. Статично невизначені задачі розв’язуються, застосовуючи:
–метод сумісності деформацій (механіко-геометричний підхід);
–метод сил (аналітичний підхід);
–рівняння трьох моментів (аналітичний підхід);
–метод переміщень (аналітичний підхід).
IX. Розрахунки за граничним навантаженням (несучою здатністю)
– при крученні круглого стержня
M |
к.гр |
|
W |
к.пл |
|
т |
|
, |
W к.пл |
|
D |
3 |
; |
|
|
||||
12 |
|
||||
|
|
|
|
|
– при плоскому згинанні балки
M гр т W пл , |
W пл 1,2 ... 1,5 W y . |
41
X.Розрахунки при динамічних навантаженнях
при вільних |
коливаннях вантажу |
вагою Q |
на стержні |
перша |
(основна) |
||||
частота 1 |
2 f 1 |
g / ст |
; |
|
|
|
|
|
|
при вимушених коливаннях зі збурюючою силою P cos t |
динамічна сила |
||||||||
Pд Q P , причому 1 |
1 |
2 |
2 |
; |
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
|||||
при падінні вантажу вагою Q |
з висоти |
H на пружний стержень σ д |
к д ст , |
||||||
де коефіцієнт динамічності |
|
|
|
|
|
|
|
к
к
д
д
|
|
2 H |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
; |
||||||
|
|
|
g |
|
||||||||
|
|
ст |
|
|
|
|
ст |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
1 |
|
|
|
|
2 H |
|
|
|
|
, |
причому |
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
стер |
|
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
ст |
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 / 3 |
при поздовжньому ударі,
|
1 / 2 |
при поперечному ударі; |
при падінні пружного стержня на жорстку плиту σ д
при раптовій зупинці маховика з інерційним моментом
6EHQ Al
I м |
у |
;
валу довжиною
l
напруження
|
|
|
2GI |
м |
|
|
|||
max |
lA |
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1.Які позначення і розмірності мають геометричні характеристики (площа, статичні моменти, осьові і відцентровий моменти інерції, полярний момент інерції)?
2.Що таке центр ваги перерізу? Як знайти центр ваги складного перерізу?
3.Що таке головні центральні вісі? Як визначаються головні центральні вісі при наявності осей симетрії фігури? За якими формулами перетворюються моменти інерції при паралельному перенесенні і повороті системи
координат? Що таке радіуси інерції, еліпс інерції, моменти опору?
4. Який вигляд має експериментальна діаграма |
~ |
для пластичних і |
крихких матеріалів? Що таке пружне і пластичне деформування? Як формулюється закон Гука? Що таке граничні напруження? Що таке допустимі напруження?
42
5.Як формулюється гіпотеза плоских перерізів в теорії деформування стержнів?
6.За якими формулами визначаються нормальні напруження при розтягуванні (стискуванні) стержнів? Як визначаються максимальні напруження? Як формулюються умови міцності?
7.Як визначається осьове видовження стержня? Які умови жорсткості?
8.За якими формулами визначаються напруження при крученні круглих стержнів? Як визначаються максимальні напруження? Як формулюються умови міцності?
9.Як визначається кут закручування круглого стержня? Як формулюються умови жорсткості?
10.За якими формулами визначаються нормальні і дотичні напруження при прямому згинанні балки? Як визначаються максимальні напруження? Як формулюються умови міцності?
11.Як визначаються прогини і кути повороту перерізів балки методом початкових параметрів (МПП)? Які умови жорсткості балки?
12.Як визначаються переміщення при розтягуванні (стискуванні)), крученні і згинанні стержнів методом Максвела-Мора (МММ)?
13.Що таке статично визначувані і статично невизначувані системи?
14.В чому полягає метод сил розв’язання статично невизначених задач?
15.Як визначаються нормальні напруження і повні переміщення при складному опорі? Як знайти нейтральну лінію і максимальні напруження ? Що таке ядро перерізу при нецентральному розтягуванні (стискуванні)? Що таке косе згинання?
16. Що таке стійкість стержнів? Який вигляд стискуванні гнучких стержнів (її характерні
має діаграма кр ділянки)? В яких
~ |
при |
випадках
використовуються формули
|
|
|
|
2 |
Е |
|
|
|
|
|
|
||
кр |
|
|
2 |
|||
|
|
|
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
,
|
кр |
a b |
|
|
для визначення
критичного напруження? |
|
17. Як визначається критична сила? |
Як визначається допустима сила (при |
_ |
n кр )? Як підбирається переріз гнучкого |
заданому adm або при заданому |
стержня при стискуванні методом послідовних наближень?
18.Як визначається частота вільних коливань стержня з зосередженим вантажем?
19.Як визначаються динамічні напруження при поздовжньому і поперечному ударах?
43