Сопромат

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Октября 2009 в 18:09, Не определен

Описание работы

Современные базовые учебники по сопротивлению материалов, теории упругости, пластичности 13, 5, 7 изложены во внушительных объемах и в основном ориентированы на подробном изложении теории. Это обстоятельство усложняет процесс самостоятельного изучения предмета и послужило побудительной причиной подготовки настоящего издания.
В книге в доступной, но достаточно строгой форме изложены основные разделы классического курса сопротивления материалов, теории упругости и пластичности, которые сопровождаются подробными примерами расчетов, что несомненно должно облегчить процесс самостоятельного освоения предмета.

Файлы: 21 файл

Литература.DOC

— 40.00 Кб (Просмотреть файл, Скачать файл)

Оглавление.DOC

— 28.00 Кб (Просмотреть файл, Скачать файл)

П3.DOC

— 1.17 Мб (Скачать файл)

      Координаты центра тяжести вычисляем по формулам:

      3. Определить осевые и центробежный моменты инерции сечения относительно осей, проходящих через его центр тяжести. Для определения указанных моментов инерции составного сечения воспользуемся формулами, выражающими зависимость между моментами инерции относительно параллельных осей:

         (3.16)

         (3.17)

       (3.18)

      В этих формулах расстояние между осями, проходящими через центр тяжести составного сечения, и осями, проходящими через центры тяжести каждой составной части фигуры, а и b (рис. 3.6), в рассматриваемом случае будут равны:

      

      

      Подставив числовые значения величин в формулы (3.16) и (3.17), получим:

= [1670 + 25,2(-1,7)+ 73,4 + 12,3(-9,43)+ 1,5 + 18Ч(8,8)2]Ч10-=   = 4305,4Ч10-8 м4.

= [139 + 25,2(1,42)2 + 73,4 + 12,3(-3,13)+ 486 +18(0,14)2)Ч10-8 =   = 870,1Ч10-8 м4.

      При вычислении центробежного момента инерции составного сечения следует иметь в виду, что и равны 0, так как швеллер и полоса имеют оси симметрии, а

,

где a  угол между осью x и главной осью x0 уголка. Этот угол может быть положительным или отрицательным. В нашем примере = +45°, поэтому:

      Далее, подставив числовые значения в формулу (3.18), получим величину центробежного момента инерции составного сечения:

= [0 + 25,2 Ч (-1,7) Ч 1,42 + 42,85 + 12,3 Ч (-9,43) (-3,13)  + 0 +    

      + 18 Ч 8,8 Ч 0,14] Ч10-8 = 367,2Ч10-8 м4.

      4. Найти положение главных центральных осей инерции. Угол наклона главных осей инерции, проходящих через центр тяжести составного сечения, к центральным осям инерции xC и yC определим по формуле:

.

Так как угол a получился отрицательным, то для отыскания положения главной оси максимального момента инерции u следует ось x0, осевой момент инерции относительно которой имеет наибольшее значение, повернуть на угол a по ходу часовой стрелки. Вторая ось минимального момента инерции v будет перпендикулярна оси u.

      5. Определить величины главных центральных моментов инерции сечения и проверить правильность их вычисления. Величины главных центральных моментов инерции составного сечения вычисляем по формуле:

      Для контроля правильности вычисления величины моментов инерции составного сечения производим проверки.

1-ая проверка: Imax Imin = = const;

    Imax Imin = (4344,55 + 830,95)Ч10-8 = (5175,5)Ч10-8 м4;

    = (4305,4 + 870,1)Ч10-8 = (5175,5)Ч10-8 м4.

2-ая проверка: Imax > > > 0;

4344,55 Ч10-8 > 4305,4Ч10-8 > 870,1Ч10-8 > 830,95Ч10-8 м4.

      Проверки удовлетворяются, что говорит о правильности вычисления моментов инерции составного сечения.

      6. Вычислить величины главных радиусов инерции. Величины главных радиусов инерции вычисляем по известным формулам:

4. КРУЧЕНИЕ

4.1. Кручение бруса с круглым поперечным 
сечением

      Здесь под кручением понимается такой вид нагружения, при котором в поперечных сечениях бруса возникает только крутящий момент. Прочие силовые факторы, т.е. NQQMMy   равны нулю.

      Для крутящего момента, независимо от формы поперечного сечения бруса, принято следующее правило знаков. Если наблюдатель смотрит на поперечное сечение со стороны внешней нормали и видит момент M направленным по часовой стрелке, то момент считается положительным. При противоположном направлении моменту приписывается отрицательный знак.

      При расчете бруса на кручение (вала) требуется решить две основные задачи. Во-первых, необходимо определить напряжения, возникающие в брусе, и, во-вторых, надо найти угловые перемещения сечений бруса в зависимости от величин внешних моментов.

      Наиболее просто можно получить решение для вала с круглым поперечным сечением (рис. 4.1 а). Механизм деформирования бруса с круглым поперечным сечением можно представить в виде. Предполагая, что каждое поперечное сечение бруса в результате действия внешних моментов поворачивается в своей плоскости на некоторый угол как жесткое целое. Данное предположение, заложенное в основу теории кручения, носит название гипотезы плоских сечений.

Рис. 4.1

      Для построения эпюры крутящих моментов M применим традиционный метод сечений на расстоянии z от начала координат рассечем брус на две части и правую отбросим (рис. 4.1, б). Для оставшейся части бруса, изображенной на рис. 4.1, б, составляя уравнение равенства нулю суммы крутящих моментов SMz  = 0, получим:

        MM.    (4.1)

      Поскольку сечение было выбрано произвольно, то можно сделать вывод, что уравнение (4.1) верно для любого сечения вала -крутящий момент M в данном случае постоянен по всей длине бруса.

      Далее двумя поперечными сечениями, как это показано на рис. 4.1, а, из состава бруса выделим элемент длиной dz, а из него свою очередь двумя цилиндрическими поверхностями с радиусами r и dr выделим элементарное кольцо, показанное на рис. 4.1, в. В результате кручения правое торцевое сечение кольца повернется на угол dj. При этом образующая цилиндра АВ повернется на угол g и займет положение АВ ў. Дуга BВ ў равна с одной стороны, dj, а с другой стороны dz. Следовательно,

        .    (4.2)

      Если разрезать образовавшуюся фигуру по образующей и развернуть (рис. 4.1, г), то можно видеть, что угол g представляет собой не что иное, как угол сдвига данной цилиндрической поверхности под действием касательных напряжений t, вызванных действием крутящего момента. Обозначая

        ,    (4.3)

где Q - относительный угол закручивания. Этот угол представляет собой угол взаимного поворота двух сечений, отнесенный к расстоянию между ними. Величина Q аналогична относительному удлинению при простом растяжении или сжатии стержня.

      Из совместного рассмотрения (4.2) и (4.3) и после некоторых преобразований, получим:

        Q.    (4.4)

      Подставляя выражение (4.4) в выражение закона Гука для сдвига (2.23), в данном случае выражение касательных напряжений принимает следующий вид:

        r,    (4.5)

где касательные напряжения в поперечном сечении бруса. Парные им напряжения возникают в продольных плоскостях в осевых сечениях.  Величину крутящего момента Mz можно определить через t с помощью следующих рассуждений. Момент относительно оси z от действия касательных напряжений t на элементарной площадке dF равен (рис. 4.2):

dM t r dF. 

Рис. 4.2

      Проинтегрировав это выражение по площади поперечного сечения вала, получим:

    .  (4.6)

      Из совместного рассмотрения (4.5) и (4.6) получим:

       . (4.7)

      Откуда

             .  (4.8)

      Величина G Ir называется жесткостью бруса при кручении.

      Из (4.8), с учетом (4.3), интегрируя полученное выражение по параметру z, получим:

             .   (4.9)

      Если крутящий момент Mz и жесткость G Ir по длине бруса постоянны, то из (4.9) получим:

      ,   (4.10)

где (0) угол закручивания сечения в начале системы отсчета.

      Для определения выражения напряжений, возвращаясь к формуле (4.5) и исключая из него q, согласно (4.8), получим:

Информация о работе Сопромат