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
अक्षीय भार के अंतर्गत एल्युमिनियम छड़ का दीर्घीकरण δ ज्ञात कीजिए।
P = 55 kNd = 16 mmL = 2.5 mE = 70 GPa
δ = mm
2.अक्षीय प्रतिबल और विकृतिकठिन
सोपानी छड़ दीवार में जड़ित है और अपने मुक्त सिरे पर भारित है। छड़ में सबसे बड़ा अभिलंब प्रतिबल σmax ज्ञात कीजिए।
P = 120 kNखंड 1: Ø40 mm, 2 m, पीतल (E = 100 GPa)खंड 2: Ø16 mm, 2 m, पीतल (E = 100 GPa)
σmax = MPa
3.शाफ़्ट का मरोड़मध्यम
एक खोखले शाफ़्ट को 100 N·m का बलाघूर्ण वहन करना है। इसका भीतरी व्यास इसके बाहरी व्यास का 0.7 गुना होना है, और अपरूपण प्रतिबल 40 MPa से अधिक नहीं होना चाहिए। सबसे छोटा बाहरी व्यास do ज्ञात कीजिए।
T = 100 N·mdi/do = 0.7τallow = 40 MPa
do = mm
4.शाफ़्ट का मरोड़कठिन
60 mm व्यास वाला एक ठोस स्टील शाफ़्ट A पर स्थिर है। A से 1.2 m पर B पर 200 N·m का बलाघूर्ण कार्य करता है, और 2 m और आगे मुक्त सिरे C पर उसी दिशा में 250 N·m का बलाघूर्ण कार्य करता है। शाफ़्ट में अधिकतम अपरूपण प्रतिबल τmax ज्ञात कीजिए।
d = 60 mmTB = 200 N·mTC = 250 N·mAB = 1.2 mBC = 2 m
τmax = MPa
5.अपरूपण बल और बंकन आघूर्णमध्यम
सरल आलंबित बीम A से x = 1 m पर दक्षिणावर्त बलयुग्म M0 = 20 kN·m वहन करता है, और कोई अन्य भार नहीं। बलयुग्म के ठीक दाईं ओर बंकन आघूर्ण Mx ज्ञात कीजिए। सैगिंग आघूर्णों को और बाएँ फलक पर ऊपर की ओर अपरूपण को धनात्मक लें।
L = 4 mM0 = 20 kN·m दक्षिणावर्त, स्थान 1 m
Mx = kN·m
6.अपरूपण बल और बंकन आघूर्णकठिन
आलंब A से x = 1 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 = 4 mP = 10 kN पर 3 mw = 10 kN/m, 0 से 4 m तकx = 1 m
Mx = kN·m
7.केंद्रक और जड़त्व आघूर्णमध्यम
एक चैनल खंड अपनी खुली ओर ऊपर करके रखा है: 280 mm चौड़ी आधार प्लेट और दो खड़ी भुजाएँ, कुल 160 mm ऊँची। आधार और भुजाएँ सभी 12 mm मोटी हैं। उसके केंद्रक से होकर जाने वाली क्षैतिज अक्ष x के परितः उसका क्षेत्रफल का द्वितीय आघूर्ण Ix ज्ञात कीजिए।
b = 280 mmh = 160 mmt = 12 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
8.केंद्रक और जड़त्व आघूर्णकठिन
एक वेल्डित I-खंड का ऊपरी फ़्लेंज 140 × 20 mm, वेब 290 mm ऊँचा और 14 mm मोटा, और निचला फ़्लेंज 200 × 16 mm (चौड़ाई × मोटाई) है। उसके केंद्रक से होकर जाने वाली क्षैतिज अक्ष x के परितः उसका क्षेत्रफल का द्वितीय आघूर्ण Ix ज्ञात कीजिए।
ऊपरी फ़्लेंज: 140 × 20 mmवेब: 14 × 290 mmनिचला फ़्लेंज: 200 × 16 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
9.मोर वृत्त और प्रतिबल रूपांतरणमध्यम
एक बिंदु पर σₓ = 50 MPa, σᵧ = 0 MPa और τₓᵧ = 60 MPa है (तनन धनात्मक)। अवयव को 20° वामावर्त घुमाया जाता है। घुमाए गए अवयव के उन फलकों पर अभिलंब प्रतिबल σy′ ज्ञात कीजिए जो घुमाई गई y′-अक्ष के लंबवत हैं।
σx = 50 MPaσy = 0 MPaτxy = 60 MPaθ = 20°
σy′ = MPa
10.मोर वृत्त और प्रतिबल रूपांतरणकठिन
किसी भारित पुर्ज़े के एक बिंदु पर σₓ = −60 MPa, σᵧ = 120 MPa और τₓᵧ = 40 MPa है (तनन धनात्मक)। उस तल पर अभिलंब प्रतिबल σθ ज्ञात कीजिए जिसका अभिलंब x-अक्ष से 30° दक्षिणावर्त घुमाया गया है।
σx = −60 MPaσy = 120 MPaτxy = 40 MPaθ = -30°
σθ = 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 = 15 kN/mL = 6 mE = 200 GPa (स्टील)I = 57 × 10⁶ mm⁴
δmax = mm
12.बीम विक्षेपकठिन
एक सरल आलंबित बीम समान वितरित भार w और मध्य विस्तार पर बिंदु भार P वहन करता है। अध्यारोपण से मध्य विक्षेप δmax ज्ञात कीजिए।
P = 26 kNw = 10 kN/mL = 3 mE = 200 GPa (स्टील)I = 23 × 10⁶ mm⁴
δmax = mm
13.स्तंभ बकलिंगमध्यम
एल्युमिनियम से बना L लंबाई का एक स्तंभ दोनों सिरों पर जड़ित है। ऑयलर सूत्र से उसका क्रांतिक बकलिंग भार Pcr ज्ञात कीजिए।
L = 3 mE = 70 GPa (एल्युमिनियम)d = 20 mm
Pcr = kN
14.स्तंभ बकलिंगकठिन
स्टील से बना L लंबाई का एक ठोस गोल स्तंभ आधार पर जड़ित और शीर्ष पर पिन किया हुआ है। इसे बकलिंग के विरुद्ध 2 के सुरक्षा गुणक के साथ 30 kN वहन करना है। न्यूनतम व्यास d ज्ञात कीजिए।
P = 30 kNn = 2L = 6 mE = 200 GPa (स्टील)
d = mm
3विलयन
1.अक्षीय प्रतिबल और विकृति
उत्तर: δ = 9.77 mm
हुक का नियम: प्रत्यास्थ सीमा में σ = E·ε। σ = P/A और ε = δ/L के साथ मिलाने पर δ = PL/(AE) मिलता है।
प्रतिबल
A = π·16²/4 = 201.1 mm²
σ = P/A = 55·1000/201.1 = 273.5 MPa
विकृति (हुक का नियम)
E for एल्युमिनियम = 70 GPa = 70000 MPa.
ε = σ/E = 273.5/70000 = 0.003908 = 3908 µε
दीर्घीकरण
δ = ε·L = 0.003908·2500 mm = 9.77 mm
उत्तर
δ = 9.77 mm
2.अक्षीय प्रतिबल और विकृति
उत्तर: σmax = 596.8 MPa
अक्षीय भारित अवयव: हर प्रिज़्मीय खंड δ = PL/(AE) का पालन करता है। श्रेणी में अवयवों के दीर्घीकरण जुड़ते हैं।
दोनों खंडों में समान बल
मुक्त सिरा P वहन करता है, इसलिए छड़ का हर खंड वही अक्षीय बल P वहन करता है। केवल क्षेत्रफल और पदार्थ बदलते हैं।
A1 = π·40²/4 = 1257 mm², A2 = π·16²/4 = 201.1 mm²
σ1 = 95.49 MPa
σ2 = 596.8 MPa
सबसे बड़ा प्रतिबल
पतले खंड का क्षेत्रफल छोटा है, इसलिए उसमें प्रतिबल अधिक है।
σmax = 596.8 MPa
उत्तर
σmax = 596.8 MPa
3.शाफ़्ट का मरोड़
उत्तर: do = 25.59 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।
स्वीकार्य प्रतिबल से बाहरी व्यास
T = 100 N·m = 100000 N·mm
1 − k⁴ = 1 − 0.7⁴ = 0.7599
do = ∛(16T/(π·τallow·(1 − k⁴))) = ∛(16·100000/(π·40·0.7599)) = 25.59 mm
di = 0.7·25.59 = 17.91 mm
उत्तर
do = 25.59 mm
ठोस शाफ़्ट को d = 23.35 mm चाहिए होता; खोखला थोड़ा बड़ा है पर बहुत हल्का है।
4.शाफ़्ट का मरोड़
उत्तर: τmax = 10.61 MPa
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।
आंतरिक बलाघूर्ण
TC की दिशा धनात्मक ली गई है।
TBC = TC = 250 N·m
TAB = TC + TB = 250 + 200 = 450 N·m
अधिकतम अपरूपण प्रतिबल
सबसे बड़े आंतरिक बलाघूर्ण वाले खंड में प्रतिबल सबसे बड़ा है (समान व्यास)।
|T|max = 450 N·m
τmax = 16·450000/(π·60³) = 10.61 MPa
उत्तर
τmax = 10.61 MPa
5.अपरूपण बल और बंकन आघूर्ण
उत्तर: Mx = 15 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। लगाया गया बलयुग्म बंकन आघूर्ण आरेख में बलयुग्म के परिमाण जितनी छलाँग पैदा करता है।
आलंब प्रतिक्रियाएँ
A के परितः आघूर्ण, वामावर्त धनात्मक: RB·L − M0 = 0। ऊर्ध्वाधर संतुलन: RA + RB = 0।
RB = M0/L = 20/4 = 5 kN (ऊपर की ओर)
RA = −RB = −5 kN (नीचे की ओर)
बलयुग्म के ठीक दाईं ओर काटें
बाएँ भाग में अब RA और बलयुग्म हैं।
Mx = RA·a + M0 = −5·1 + 20 = 15 kN·m
उत्तर
Mx = 15 kN·m
6.अपरूपण बल और बंकन आघूर्ण
उत्तर: Mx = 17.5 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 = 10·4 = 40 kN, x̄ = 2 m पर कार्य करता है
ΣMA = 0: RB·4 = 10·3 + 10·4·2
RB = 110/4 = 27.5 kN
ΣFy = 0: RA = 50 − 27.5 = 22.5 kN
x = 1 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 = 22.5·1 − 10·1·0.5 = 17.5 kN·m
उत्तर
Mx = 17.5 kN·m
7.केंद्रक और जड़त्व आघूर्ण
उत्तर: Ix = 17.57 × 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।
आयतों में बाँटें
आधार को पूरी चौड़ाई पर और दोनों भुजाओं को उसके ऊपर (ऊँचाई h − t) लें, ताकि कुछ भी दो बार न गिना जाए।
आधार: A1 = 280·12 = 3360 mm², y1 = 6 mm
दो भुजाएँ: A2 = 2·12·148 = 3552 mm², y2 = 12 + 148/2 = 86 mm
केंद्रक
ȳ = (3360·6 + 3552·86)/6912 = 47.11 mm
समांतर अक्ष प्रमेय
आधार: 280·12³/12 + 3360·(6 − 47.11)² = 5.719 × 10⁶ mm⁴
दो भुजाएँ: 2·12·148³/12 + 3552·(86 − 47.11)² = 1.186 × 10⁷ mm⁴
Ix = 5.719 × 10⁶ + 1.186 × 10⁷
Ix = 1.757 × 10⁷ mm⁴ = 17.57 × 10⁶ mm⁴
उत्तर
Ix = 17.57 × 10⁶ mm⁴
8.केंद्रक और जड़त्व आघूर्ण
उत्तर: Ix = 170.5 × 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।
तीन आयतों में बाँटें
हर y को निचले किनारे से मापें।
ऊपरी फ़्लेंज: A = 2800 mm², y = 316 mm
वेब: A = 4060 mm², y = 161 mm
निचला फ़्लेंज: A = 3200 mm², y = 8 mm
केंद्रक
ȳ = (2800·316 + 4060·161 + 3200·8)/10060 = 155.5 mm
समांतर अक्ष प्रमेय
ऊपरी फ़्लेंज: 140·20³/12 + 2800·160.5² = 7.225 × 10⁷ mm⁴
वेब: 14·290³/12 + 4060·5.527² = 2.858 × 10⁷ mm⁴
निचला फ़्लेंज: 200·16³/12 + 3200·147.5² = 6.966 × 10⁷ mm⁴
Ix = 7.225 × 10⁷ + 2.858 × 10⁷ + 6.966 × 10⁷
Ix = 1.705 × 10⁸ mm⁴ = 170.5 × 10⁶ mm⁴
उत्तर
Ix = 170.5 × 10⁶ mm⁴
9.मोर वृत्त और प्रतिबल रूपांतरण
उत्तर: σy′ = −32.72 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।
y′ फलक के लिए रूपांतरण समीकरण
σy′ = 25 − 25·0.766 − 60·0.6428 = −32.72 MPa
जाँच
घुमाने से अभिलंब प्रतिबलों का योग नहीं बदलता।
σx′ = 82.72 MPa, σx′ + σy′ = 50 = σx + σy
उत्तर
σy′ = −32.72 MPa
10.मोर वृत्त और प्रतिबल रूपांतरण
उत्तर: σθ = −49.64 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।
रूपांतरण समीकरण
σθ = 30 + −90·0.5 + 40·−0.866 = −49.64 MPa
उत्तर
σθ = −49.64 MPa
11.बीम विक्षेप
उत्तर: δmax = 22.2 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 = 15 N/mm, L = 6000 mm
EI = 1.14 × 10¹³ N·mm²
विक्षेप
δmax = 5wL⁴/(384EI) = 5·15·6000⁴/(384·1.14 × 10¹³) = 22.2 mm
उत्तर
δmax = 22.2 mm
12.बीम विक्षेप
उत्तर: δmax = 5.472 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 = 26000 N, w = 10 N/mm, L = 3000 mm, EI = 4.6 × 10¹² N·mm²
हर भार अलग से
δP = PL³/(48EI) = 26000·3000³/(48·4.6 × 10¹²) = 3.179 mm
δw = 5wL⁴/(384EI) = 5·10·3000⁴/(384·4.6 × 10¹²) = 2.293 mm
जोड़ें
δmax = 3.179 + 2.293 = 5.472 mm
उत्तर
δmax = 5.472 mm
13.स्तंभ बकलिंग
उत्तर: Pcr = 2.412 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
गोल खंड का I हर अक्ष के परितः समान होता है।
I = πd⁴/64 = π·20⁴/64 = 7854 mm⁴
प्रभावी लंबाई
KL = 0.5·3000 = 1500 mm
क्रांतिक भार
Pcr = π²EI/(KL)² = π²·70000·7854/1500² = 2412 N = 2.412 kN
उत्तर
Pcr = 2.412 kN
14.स्तंभ बकलिंग
उत्तर: d = 57.49 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 = 2·30000 = 60000 N
KL = 0.7·6000 = 4200 mm
व्यास के लिए हल करें
d = (64·n·P·(KL)²/(π³E))^(1/4) = (64·60000·4200²/(π³·200000))^(1/4) = 57.49 mm
उत्तर
d = 57.49 mm
जाँच: तनुता KL/r = 292.2 है, इसलिए स्तंभ पतला है और ऑयलर लागू होता है।
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