अक्षीय प्रतिबल और विकृति
- अभिलंब प्रतिबल
- σ = F/A
- विकृति
- ε = ΔL/L
- हुक का नियम
- σ = E·ε
- दीर्घीकरण
- ΔL = FL/(EA)
- तापीय विकृति
- εT = α·ΔT
पदार्थ सामर्थ्य: क्रैम पैक
सूत्र-पत्रक, हर विषय के मुख्य विधि-चरण और 14 अभ्यास प्रश्न, पूरे हल पीछे दिए गए हैं।
1सूत्र और विधियाँ
शाफ़्ट का मरोड़
- अपरूपण प्रतिबल
- τ = T·r/J
- ठोस शाफ़्ट
- J = πd⁴/32
- खोखला शाफ़्ट
- J = π(D⁴ − d⁴)/32
- मरोड़ कोण
- φ = TL/(GJ)
- शक्ति
- P = T·ω = 2πnT/60
विधि
- ध्रुवीय क्षेत्र आघूर्ण ज्ञात करें: ठोस शाफ़्ट के लिए J = πd⁴/32।
- सतह पर अपरूपण प्रतिबल: τ = T·r/J, जहाँ r बाहरी त्रिज्या है।
- ऐंठन कोण: रेडियन में φ = TL/(GJ)।
- यदि शक्ति दी गई है, तो पहले P = T·ω, ω = 2πn/60 से बलाघूर्ण ज्ञात करें।
अपरूपण बल और बंकन आघूर्ण
- अपरूपण बल और आघूर्ण
- V = एक ओर का ΣF, M = एक ओर का ΣF·d
- बंकन प्रतिबल
- σ = M·y/I
- आयत
- I = bh³/12
- खंड मापांक
- W = I/ymax
- सरल आधारित, एकसमान भार
- Mmax = wL²/8
विधि
- पूरे बीम के संतुलन से आलंब प्रतिक्रियाएँ ज्ञात करें।
- बीम को आवश्यक खंड पर काटें और एक भाग रखें।
- अपरूपण बल: उस भाग पर ऊर्ध्वाधर बलों का योग। बंकन आघूर्ण: कट के परितः उनके आघूर्णों का योग।
- अधिकतम आघूर्ण के लिए वह स्थान ज्ञात करें जहाँ अपरूपण बल शून्य है।
केंद्रक और जड़त्व आघूर्ण
- केंद्रक
- ȳ = ΣAiyi/ΣAi
- आयत
- I = bh³/12
- समांतर अक्ष प्रमेय
- I = Ic + A·d²
- संयुक्त खंड
- I = Σ(Ic,i + Aidi²)
मोर वृत्त और प्रतिबल रूपांतरण
- केंद्र
- C = (σx + σy)/2
- त्रिज्या
- R = √(((σx − σy)/2)² + τxy²)
- मुख्य प्रतिबल
- σ1,2 = C ± R
- मुख्य दिशा
- tan 2θp = 2τxy/(σx − σy)
- झुका हुआ तल
- σθ = C + (σx − σy)/2·cos 2θ + τxy·sin 2θ
विधि
- मोर वृत्त का केंद्र निकालें: C = (σx + σy)/2।
- त्रिज्या निकालें: R = √(((σx − σy)/2)² + τxy²)।
- मुख्य प्रतिबल C ± R हैं और तल में सबसे बड़ा अपरूपण प्रतिबल R है।
- वृत्त पर कोण अवयव पर कोणों के दोगुने होते हैं: tan 2θp = 2τxy/(σx − σy)।
बीम विक्षेप
- मध्य-विस्तार पर बिंदु भार
- δ = PL³/(48EI)
- एकसमान भार, सरल आधारित
- δ = 5wL⁴/(384EI)
- कैंटिलीवर, सिरे पर भार
- δ = PL³/(3EI)
- कैंटिलीवर, एकसमान भार
- δ = wL⁴/(8EI)
- अध्यारोपण
- δ = δ1 + δ2
स्तंभ बकलिंग
- ऑयलर भार
- Pcr = π²EI/(KL)²
- प्रभावी लंबाई गुणांक
- K = 1 पिन–पिन, 0.5 स्थिर–स्थिर, 0.7 स्थिर–पिन, 2 स्थिर–मुक्त
- क्रांतिक प्रतिबल
- σcr = Pcr/A
- पतलापन अनुपात
- λ = KL/r, r = √(I/A)
2अभ्यास प्रश्न
1.अक्षीय प्रतिबल और विकृतिमध्यम
एक छड़ स्टील के खंड (व्यास 30 mm, लंबाई 400 mm, E = 200 GPa) से बनी है, जो पीतल के बने खंड (व्यास 60 mm, लंबाई 300 mm, E = 100 GPa) से सिरे से सिरा जोड़कर जुड़ा है। वह एक सिरे पर स्थिर है और दूसरे पर खींची जाती है। वह अक्षीय भार P ज्ञात कीजिए जो उसे कुल 0.3 mm खींचता है।
खंड 1: स्टील, Ø30 mm, 400 mm, E = 200 GPaखंड 2: पीतल, Ø60 mm, 300 mm, E = 100 GPaδ = 0.3 mm
P = kN
2.अक्षीय प्रतिबल और विकृतिकठिन
एक स्टील छड़ (व्यास 25 mm, E = 200 GPa, अनुमेय प्रतिबल 160 MPa) ताँबा की बनी नलिका (बाहरी व्यास 120 mm, भीतरी व्यास 60 mm, E = 120 GPa, अनुमेय प्रतिबल 50 MPa) के भीतर है। दोनों को दृढ़ प्लेटों के बीच साथ-साथ संपीडित किया जाता है। सबसे बड़ा भार Pmax ज्ञात कीजिए।
छड़: Ø25 mm, E = 200 GPa, σallow = 160 MPaनलिका: Ø120/Ø60 mm, E = 120 GPa, σallow = 50 MPa
Pmax = kN
3.शाफ़्ट का मरोड़मध्यम
एक खोखला स्टील शाफ़्ट (बाहरी व्यास 40 mm, भीतरी व्यास 24 mm, लंबाई 1 m) एक सिरे पर स्थिर है और दूसरे सिरे पर 400 N·m के बलाघूर्ण से मरोड़ा जाता है। मरोड़ कोण φ डिग्री में ज्ञात कीजिए।
T = 400 N·mdo = 40 mmdi = 24 mmL = 1 mG = 80 GPa
φ = °
4.शाफ़्ट का मरोड़कठिन
एक ठोस शाफ़्ट को 300 rpm पर 30 kW संचारित करना है, बिना अपरूपण प्रतिबल के 40 MPa से अधिक हुए। उपयुक्त सबसे छोटा व्यास d ज्ञात कीजिए।
P = 30 kWN = 300 rpmτallow = 40 MPa
d = mm
5.अपरूपण बल और बंकन आघूर्णमध्यम
सरल आलंबित बीम दो बिंदु भार वहन करता है। बीम में अधिकतम बंकन आघूर्ण Mmax ज्ञात कीजिए।
L = 10 mP1 = 65 kN पर 4 mP2 = 55 kN पर 9 m
Mmax = kN·m
6.अपरूपण बल और बंकन आघूर्णकठिन
आलंब A से x = 5 m पर खंड में बंकन आघूर्ण Mx ज्ञात कीजिए। नीचे के रेशों को खींचने वाले आघूर्ण और बाएँ फलक पर ऊपर की ओर अपरूपण बल को धनात्मक लें।
L = 6 mP = 10 kN पर 3 mw = 2 kN/m, 0 से 6 m तकx = 5 m
Mx = kN·m
7.केंद्रक और जड़त्व आघूर्णमध्यम
T-खंड का उसके केंद्रक से होकर क्षैतिज अक्ष x के परितः जड़त्व आघूर्ण Ix ज्ञात कीजिए।
bf = 140 mmtf = 25 mmtw = 20 mmhw = 280 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
8.केंद्रक और जड़त्व आघूर्णकठिन
T-खंड ऊपर फ़्लेंज के साथ बीम के रूप में उपयोग होता है और 30 kN·m का धनात्मक बंकन आघूर्ण वहन करता है। ऊपरी किनारे पर बंकन प्रतिबल σऊपर का परिमाण ज्ञात कीजिए।
bf = 280 mmtf = 25 mmtw = 18 mmhw = 180 mmM = 30 kN·m
σऊपर = MPa
9.मोर वृत्त और प्रतिबल रूपांतरणमध्यम
किसी भारित पुर्ज़े के एक बिंदु पर σₓ = 20 MPa, σᵧ = 80 MPa और τₓᵧ = 20 MPa है (तनन धनात्मक)। तल में अधिकतम अपरूपण प्रतिबल τmax ज्ञात कीजिए।
σx = 20 MPaσy = 80 MPaτxy = 20 MPa
τmax = MPa
10.मोर वृत्त और प्रतिबल रूपांतरणकठिन
25 mm व्यास वाला एक ठोस शाफ़्ट 400 N·m के बलाघूर्ण के साथ 170 kN का अक्षीय संपीडन बल वहन करता है। शाफ़्ट की सतह पर, सबसे बड़ा मुख्य प्रतिबल σ1 ज्ञात कीजिए।
d = 25 mmF = −170 kNT = 400 N·m
σ1 = MPa
11.बीम विक्षेपमध्यम
एक सरल आलंबित बीम अपने पूरे विस्तार पर समान वितरित भार w वहन करता है। मध्य विस्तार पर अधिकतम विक्षेप δmax ज्ञात कीजिए।
w = 8 kN/mL = 5 mE = 70 GPa (एल्युमिनियम)I = 120 × 10⁶ mm⁴
δmax = mm
12.बीम विक्षेपकठिन
एक सरल आलंबित बीम आलंब B से b = 3.5 m पर बिंदु भार P वहन करता है। मध्य-विस्तार पर विक्षेप δmid ज्ञात कीजिए।
P = 28 kNb = 3.5 mL = 8 mE = 70 GPa (एल्युमिनियम)I = 160 × 10⁶ mm⁴
δmid = mm
13.स्तंभ बकलिंगमध्यम
स्टील से बना L लंबाई का एक स्तंभ आधार पर जड़ित और शीर्ष पर पिन किया हुआ है। ऑयलर सूत्र से उसका क्रांतिक बकलिंग भार Pcr ज्ञात कीजिए।
L = 6 mE = 200 GPa (स्टील)b × h = 40 × 80 mm
Pcr = kN
14.स्तंभ बकलिंगकठिन
स्टील से बना L लंबाई का एक ठोस गोल स्तंभ दोनों सिरों पर पिन किया हुआ है। इसे बकलिंग के विरुद्ध 2.5 के सुरक्षा गुणक के साथ 145 kN वहन करना है। न्यूनतम व्यास d ज्ञात कीजिए।
P = 145 kNn = 2.5L = 5 mE = 200 GPa (स्टील)
d = mm
3विलयन
1.अक्षीय प्रतिबल और विकृति
उत्तर: P = 77.11 kN
दो पदार्थ: श्रेणी में (एक के बाद एक) हर खंड समान बल वहन करता है और विस्तार जुड़ते हैं: δ = P·Σ L/(E·A)। समानांतर में (दृढ़ प्लेटों के बीच अगल-बगल) दोनों भाग समान मात्रा से छोटे होते हैं, इसलिए उनके विकृति समान हैं: अधिक कठोर भाग बड़ा हिस्सा लेता है, Pi = P·EiAi/ΣEA, और σi = Ei·ε। दो दृढ़ दीवारों के बीच जकड़ी छड़, जिसके जोड़ पर भार लगा है, स्थैतिक रूप से अनिर्धार्य है: दोनों खंड भार को अपनी कठोरता k = EA/L के अनुपात में बाँटते हैं।
क्षेत्रफल
A₁ = 706.9 mm², A₂ = 2827 mm²
नम्यताएँ
L₁/(E₁A₁) = 400/(200000·706.9) = 2.829 × 10⁻⁶ mm/N
L₂/(E₂A₂) = 300/(100000·2827) = 1.061 × 10⁻⁶ mm/N
भार
P = 0.3/3.89 × 10⁻⁶ = 77112 N = 77.11 kN
उत्तर
P = 77.11 kN
2.अक्षीय प्रतिबल और विकृति
उत्तर: Pmax = 465 kN
दो पदार्थ: श्रेणी में (एक के बाद एक) हर खंड समान बल वहन करता है और विस्तार जुड़ते हैं: δ = P·Σ L/(E·A)। समानांतर में (दृढ़ प्लेटों के बीच अगल-बगल) दोनों भाग समान मात्रा से छोटे होते हैं, इसलिए उनके विकृति समान हैं: अधिक कठोर भाग बड़ा हिस्सा लेता है, Pi = P·EiAi/ΣEA, और σi = Ei·ε। दो दृढ़ दीवारों के बीच जकड़ी छड़, जिसके जोड़ पर भार लगा है, स्थैतिक रूप से अनिर्धार्य है: दोनों खंड भार को अपनी कठोरता k = EA/L के अनुपात में बाँटते हैं।
क्षेत्रफल
Ar = π·25²/4 = 490.9 mm²
At = π(120² − 60²)/4 = 8482 mm²
संयुक्त अक्षीय कठोरता
ΣEA = 200·10³·490.9 + 120·10³·8482 = 1.116 × 10⁹ N
निर्धारक विकृति
ε = min(0.0008, 0.0004167) = 0.0004167 (ताँबा)
सबसे बड़ा भार
Pmax = 0.0004167·1.116 × 10⁹ = 465021 N = 465 kN
उत्तर
Pmax = 465 kN
3.शाफ़्ट का मरोड़
उत्तर: φ = 1.31 °
वृत्ताकार शाफ़्ट का मरोड़: अपरूपण प्रतिबल केंद्र पर शून्य से सतह पर τmax = T·r/J तक रैखिक रूप से बढ़ता है, ठोस शाफ़्ट के लिए J = πd⁴/32 और खोखले के लिए J = π(do⁴ − di⁴)/32। मरोड़ कोण रेडियन में φ = TL/(GJ) है। शक्ति और बलाघूर्ण P = T·ω से जुड़े हैं।
ध्रुवीय जड़त्व आघूर्ण
J = π(40⁴ − 24⁴)/32 = 218755 mm⁴
मरोड़ कोण
T = 400 N·m = 400000 N·mm
L = 1 m = 1000 mm
G = 80 GPa = 80000 MPa
φ = TL/(GJ) = 400000·1000/(80000·218755) = 0.02286 rad
φ = 0.02286·180/π = 1.31°
उत्तर
φ = 1.31°
4.शाफ़्ट का मरोड़
उत्तर: d = 49.54 mm
वृत्ताकार शाफ़्ट का मरोड़: अपरूपण प्रतिबल केंद्र पर शून्य से सतह पर τmax = T·r/J तक रैखिक रूप से बढ़ता है, ठोस शाफ़्ट के लिए J = πd⁴/32 और खोखले के लिए J = π(do⁴ − di⁴)/32। मरोड़ कोण रेडियन में φ = TL/(GJ) है। शक्ति और बलाघूर्ण P = T·ω से जुड़े हैं।
बलाघूर्ण
ω = 2πN/60 = 2π·300/60 = 31.42 rad/s
T = P/ω = 30000/31.42 = 954.9 N·m
अनुमेय प्रतिबल से व्यास
d = ∛(16T/(π·τallow)) = ∛(16·954930/(π·40)) = 49.54 mm
उत्तर
d = 49.54 mm
व्यवहार में आप अगले मानक आकार तक पूर्णांकित करेंगे।
5.अपरूपण बल और बंकन आघूर्ण
उत्तर: Mmax = 178 kN·m
खंड विधि: जहाँ आंतरिक बल चाहिए वहाँ बीम काटें और एक भाग रखें। अपरूपण बल V उस भाग के ऊर्ध्वाधर बलों को संतुलित करता है, और बंकन आघूर्ण M कट के परितः उनके आघूर्णों को। अधिकतम आघूर्ण: चूँकि dM/dx = V, बंकन आघूर्ण वहाँ शिखर पर होता है जहाँ अपरूपण बल शून्य से होकर गुज़रता है, या तो किसी बिंदु भार पर या किसी वितरित भार के भीतर।
आलंब प्रतिक्रियाएँ
पूरे बीम का संतुलन।
ΣMA = 0: RB·10 = 65·4 + 55·9
RB = 755/10 = 75.5 kN
ΣFy = 0: RA = 120 − 75.5 = 44.5 kN
हर भार के नीचे आघूर्ण
हर भार के बाईं ओर का भाग रखें।
भार P1: M = RA·4 = 44.5·4 = 178 kN·m
भार P2: M = RB·1 = 75.5·1 = 75.5 kN·m
सबसे बड़ा मान
Mmax = 178 kN·m (भार P1)
उत्तर
Mmax = 178 kN·m
6.अपरूपण बल और बंकन आघूर्ण
उत्तर: Mx = 10 kN·m
खंड विधि: जहाँ आंतरिक बल चाहिए वहाँ बीम काटें और एक भाग रखें। अपरूपण बल V उस भाग के ऊर्ध्वाधर बलों को संतुलित करता है, और बंकन आघूर्ण M कट के परितः उनके आघूर्णों को।
आलंब प्रतिक्रियाएँ
पूरे बीम का संतुलन।
वितरित भार का परिणामी: W = w·ℓ = 2·6 = 12 kN, x̄ = 3 m पर कार्य करता है
ΣMA = 0: RB·6 = 10·3 + 2·6·3
RB = 66/6 = 11 kN
ΣFy = 0: RA = 22 − 11 = 11 kN
x = 5 m पर काटें और बायाँ भाग रखें
केवल कट के बाईं ओर के बल आते हैं। वितरित भार का एक हिस्सा उस हिस्से के मध्य में एक बल की तरह कार्य करता है।
M = RA·x − (कट के बाईं ओर हर भार × कट से उसकी दूरी)
Mx = 11·5 − 10·(5 − 3) − 2·5·2.5 = 10 kN·m
उत्तर
Mx = 10 kN·m
7.केंद्रक और जड़त्व आघूर्ण
उत्तर: Ix = 86.86 × 10⁶ mm⁴
संयुक्त क्षेत्रफल: खंड को आयतों में बाँटें। केंद्रक क्षेत्रफल-भारित औसत है ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ। केंद्रक अक्ष के परितः जड़त्व आघूर्ण हर भाग के अपने bh³/12 और समांतर-अक्ष पद A·d² को जोड़ता है, जहाँ d भाग के केंद्रक से कुल केंद्रक की दूरी है। बंकन प्रतिबल σ = M·y/I है।
दो आयतों में बाँटें
हर y को निचले किनारे से मापें।
फ़्लेंज: Af = 140·25 = 3500 mm², yf = 280 + 25/2 = 292.5 mm
वेब: Aw = 20·280 = 5600 mm², yw = 280/2 = 140 mm
केंद्रक
ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (3500·292.5 + 5600·140)/9100 = 198.7 mm
समांतर अक्ष प्रमेय
फ़्लेंज: 140·25³/12 + 3500·(292.5 − 198.7)² = 3.101 × 10⁷ mm⁴
वेब: 20·280³/12 + 5600·(140 − 198.7)² = 5.585 × 10⁷ mm⁴
Ix = 3.101 × 10⁷ + 5.585 × 10⁷ = 8.686 × 10⁷ mm⁴ = 86.86 × 10⁶ mm⁴
उत्तर
Ix = 86.86 × 10⁶ mm⁴
8.केंद्रक और जड़त्व आघूर्ण
उत्तर: σऊपर = 41.63 MPa
संयुक्त क्षेत्रफल: खंड को आयतों में बाँटें। केंद्रक क्षेत्रफल-भारित औसत है ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ। केंद्रक अक्ष के परितः जड़त्व आघूर्ण हर भाग के अपने bh³/12 और समांतर-अक्ष पद A·d² को जोड़ता है, जहाँ d भाग के केंद्रक से कुल केंद्रक की दूरी है। बंकन प्रतिबल σ = M·y/I है।
दो आयतों में बाँटें
हर y को निचले किनारे से मापें।
फ़्लेंज: Af = 280·25 = 7000 mm², yf = 180 + 25/2 = 192.5 mm
वेब: Aw = 18·180 = 3240 mm², yw = 180/2 = 90 mm
केंद्रक
ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (7000·192.5 + 3240·90)/10240 = 160.1 mm
समांतर अक्ष प्रमेय
फ़्लेंज: 280·25³/12 + 7000·(192.5 − 160.1)² = 7.727 × 10⁶ mm⁴
वेब: 18·180³/12 + 3240·(90 − 160.1)² = 2.466 × 10⁷ mm⁴
Ix = 7.727 × 10⁶ + 2.466 × 10⁷ = 3.238 × 10⁷ mm⁴
बंकन प्रतिबल
ऊपरी किनारा अक्ष से h − ȳ दूर है।
y = 205 − 160.1 = 44.93 mm
σ = M·y/I = 3 × 10⁷·44.93/3.238 × 10⁷ = 41.63 MPa
उत्तर
σऊपर = 41.63 MPa
9.मोर वृत्त और प्रतिबल रूपांतरण
उत्तर: τmax = 36.06 MPa
समतल प्रतिबल रूपांतरण: θ से घुमाए गए तल पर σ = (σₓ + σᵧ)/2 + (σₓ − σᵧ)/2·cos 2θ + τₓᵧ·sin 2θ। मोर वृत्त सभी तलों को एक साथ दिखाता है: उसका केंद्र C = (σₓ + σᵧ)/2 पर और त्रिज्या R = √(((σₓ − σᵧ)/2)² + τₓᵧ²) है। मुख्य प्रतिबल C ± R हैं, और तल में सबसे बड़ा अपरूपण प्रतिबल R है।
मोर वृत्त की त्रिज्या
τmax = R = √(((20 − 80)/2)² + 20²) = 36.06 MPa
उत्तर
τmax = 36.06 MPa
10.मोर वृत्त और प्रतिबल रूपांतरण
उत्तर: σ1 = 43.6 MPa
समतल प्रतिबल रूपांतरण: θ से घुमाए गए तल पर σ = (σₓ + σᵧ)/2 + (σₓ − σᵧ)/2·cos 2θ + τₓᵧ·sin 2θ। मोर वृत्त सभी तलों को एक साथ दिखाता है: उसका केंद्र C = (σₓ + σᵧ)/2 पर और त्रिज्या R = √(((σₓ − σᵧ)/2)² + τₓᵧ²) है। मुख्य प्रतिबल C ± R हैं, और तल में सबसे बड़ा अपरूपण प्रतिबल R है।
सतह पर प्रतिबल
σ = F/A = −170000/(π·25²/4) = −170000/490.9 = −346.3 MPa
τ = 16T/(πd³) = 16·400000/(π·25³) = 130.4 MPa
मोर वृत्त
C = σ/2 = −173.2 MPa
R = √((−173.2)² + 130.4²) = 216.8 MPa
σ1 = C + R = 43.6 MPa
σ2 = C − R = −389.9 MPa
उत्तर
σ1 = 43.6 MPa
11.बीम विक्षेप
उत्तर: δmax = 7.75 mm
बीम विक्षेप: विक्षेप वक्रता M/(EI) को दो बार समाकलित करके मिलते हैं। मानक स्थितियाँ सारणीबद्ध हैं, जैसे सिरे पर भार वाले कैंटिलीवर के लिए PL³/(3EI) और पूरे विस्तार पर समान भार वाले सरल आलंबित बीम के लिए 5wL⁴/(384EI)। अलग-अलग भारों के विक्षेप जुड़ते हैं (अध्यारोपण)।
एकरूप इकाइयाँ
N और mm में काम करें: P N में, w N/mm में (kN/m = N/mm), L mm में, E N/mm² में (GPa × 1000), I mm⁴ में।
w = 8 N/mm, L = 5000 mm
EI = 8.4 × 10¹² N·mm²
विक्षेप
δmax = 5wL⁴/(384EI) = 5·8·5000⁴/(384·8.4 × 10¹²) = 7.75 mm
उत्तर
δmax = 7.75 mm
12.बीम विक्षेप
उत्तर: δmid = 26.07 mm
बीम विक्षेप: विक्षेप वक्रता M/(EI) को दो बार समाकलित करके मिलते हैं। मानक स्थितियाँ सारणीबद्ध हैं, जैसे सिरे पर भार वाले कैंटिलीवर के लिए PL³/(3EI) और पूरे विस्तार पर समान भार वाले सरल आलंबित बीम के लिए 5wL⁴/(384EI)। अलग-अलग भारों के विक्षेप जुड़ते हैं (अध्यारोपण)।
एकरूप इकाइयाँ
N और mm में काम करें: P N में, w N/mm में (kN/m = N/mm), L mm में, E N/mm² में (GPa × 1000), I mm⁴ में।
P = 28000 N, b = 3500 mm, L = 8000 mm
EI = 1.12 × 10¹³ N·mm²
मध्य विक्षेप
δmid = Pb(3L² − 4b²)/(48EI) = 28000·3500·(3·8000² − 4·3500²)/(48·1.12 × 10¹³) = 26.07 mm
उत्तर
δmid = 26.07 mm
13.स्तंभ बकलिंग
उत्तर: Pcr = 47.74 kN
ऑयलर बकलिंग: पतला स्तंभ Pcr = π²EI/(KL)² पर अस्थिर हो जाता है, जहाँ KL प्रभावी लंबाई है: पिन–पिन के लिए K = 1, जड़ित–मुक्त के लिए 2, जड़ित–पिन के लिए 0.7 और जड़ित–जड़ित के लिए 0.5। यह सबसे छोटे I वाली अक्ष के परितः मुड़ता है। सूत्र उन पतले स्तंभों के लिए मान्य है जिनका क्रांतिक प्रतिबल पराभव प्रतिबल से कम रहता है।
न्यूनतम जड़त्व आघूर्ण
आयत अपनी कमज़ोर अक्ष के परितः, छोटी विमा के घन के साथ मुड़ता है।
Imin = h·b³/12 = 80·40³/12 = 426667 mm⁴
प्रभावी लंबाई
KL = 0.7·6000 = 4200 mm
क्रांतिक भार
Pcr = π²EI/(KL)² = π²·200000·426667/4200² = 47744 N = 47.74 kN
उत्तर
Pcr = 47.74 kN
14.स्तंभ बकलिंग
उत्तर: d = 98.34 mm
ऑयलर बकलिंग: पतला स्तंभ Pcr = π²EI/(KL)² पर अस्थिर हो जाता है, जहाँ KL प्रभावी लंबाई है: पिन–पिन के लिए K = 1, जड़ित–मुक्त के लिए 2, जड़ित–पिन के लिए 0.7 और जड़ित–जड़ित के लिए 0.5। यह सबसे छोटे I वाली अक्ष के परितः मुड़ता है। सूत्र उन पतले स्तंभों के लिए मान्य है जिनका क्रांतिक प्रतिबल पराभव प्रतिबल से कम रहता है।
आवश्यक क्रांतिक भार
Pcr = n·P = 2.5·145000 = 362500 N
KL = 1·5000 = 5000 mm
व्यास के लिए हल करें
d = (64·n·P·(KL)²/(π³E))^(1/4) = (64·362500·5000²/(π³·200000))^(1/4) = 98.34 mm
उत्तर
d = 98.34 mm
जाँच: तनुता KL/r = 203.4 है, इसलिए स्तंभ पतला है और ऑयलर लागू होता है।
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