Medžiagų mechanika: pasiruošimo paketas

Formulių lapai, pagrindiniai kiekvienos temos metodų žingsniai ir 14 uždavinių, o pilni sprendimai pateikti gale.

Nauji uždaviniaiAtgal į kursą

Spausdinimo lange pasirinkite „Išsaugoti kaip PDF“, kad nuosavą kopiją išsaugotumėte savo įrenginyje.

1Formulės ir metodai

Ašinis įtempis ir deformacija

Normalinis įtempis
σ = F/A
Deformacija
ε = ΔL/L
Huko dėsnis
σ = E·ε
Pailgėjimas
ΔL = FL/(EA)
Šiluminė deformacija
εT = α·ΔT

Velenų sukimas

Tangentinis įtempis
τ = T·r/J
Pilnaviduris velenas
J = πd⁴/32
Tuščiaviduris velenas
J = π(D⁴ − d⁴)/32
Sukimo kampas
φ = TL/(GJ)
Galia
P = T·ω = 2πnT/60

Metodas

  1. Raskite polinį inercijos momentą: pilnaviduriam velenui J = πd⁴/32.
  2. Tangentinis įtempis paviršiuje: τ = T·r/J, kur r – išorinis spindulys.
  3. Sukimo kampas: φ = TL/(GJ) radianais.
  4. Jei duota galia, pirmiausia raskite sukimo momentą pagal P = T·ω, ω = 2πn/60.

Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Skersinė jėga ir momentas
V = ΣF vienoje pusėje, M = ΣF·d vienoje pusėje
Lenkimo įtempis
σ = M·y/I
Stačiakampis
I = bh³/12
Atsparumo momentas
W = I/ymax
Laisvai atremta, tolygi apkrova
Mmax = wL²/8

Metodas

  1. Atramų reakcijas raskite iš visos sijos pusiausvyros.
  2. Perpjaukite siją reikiamame pjūvyje ir palikite vieną pusę.
  3. Skersinė jėga: tos pusės vertikaliųjų jėgų suma. Lenkimo momentas: jų momentų pjūvio atžvilgiu suma.
  4. Didžiausiam momentui rasti nustatykite, kur skersinė jėga lygi nuliui.

Svorio centras ir inercijos momentas

Svorio centras
ȳ = ΣAiyi/ΣAi
Stačiakampis
I = bh³/12
Šteinerio teorema
I = Ic + A·d²
Sudėtinis skerspjūvis
I = Σ(Ic,i + Aidi²)

Moro apskritimas ir įtempių transformacija

Centras
C = (σx + σy)/2
Spindulys
R = √(((σx − σy)/2)² + τxy²)
Pagrindiniai įtempiai
σ1,2 = C ± R
Pagrindinė kryptis
tan 2θp = 2τxy/(σx − σy)
Pasvirasis pjūvis
σθ = C + (σx − σy)/2·cos 2θ + τxy·sin 2θ

Metodas

  1. Apskaičiuokite Moro apskritimo centrą: C = (σx + σy)/2.
  2. Apskaičiuokite spindulį: R = √(((σx − σy)/2)² + τxy²).
  3. Pagrindiniai įtempiai yra C ± R, o didžiausias tangentinis įtempis plokštumoje lygus R.
  4. Kampai apskritime dvigubai didesni už kampus elemente: tan 2θp = 2τxy/(σx − σy).

Sijos įlinkis

Sutelktoji jėga tarpatramio viduryje
δ = PL³/(48EI)
Tolygi apkrova, laisvai atremta sija
δ = 5wL⁴/(384EI)
Gembė, jėga gale
δ = PL³/(3EI)
Gembė, tolygi apkrova
δ = wL⁴/(8EI)
Superpozicija
δ = δ1 + δ2

Kolonų klupimas

Oilerio kritinė jėga
Pcr = π²EI/(KL)²
Skaičiuojamojo ilgio koeficientas
K = 1 šarnyras–šarnyras, 0,5 įtvirtinimas–įtvirtinimas, 0,7 įtvirtinimas–šarnyras, 2 įtvirtinimas–laisvas galas
Kritinis įtempis
σcr = Pcr/A
Liaunis
λ = KL/r, r = √(I/A)

2Uždaviniai

1.Ašinis įtempis ir deformacijaVidutinis
P = ?12300 mm500 mmØ30Ø50δ = 0,25 mm

Strypą sudaro plienas atkarpa (skersmuo 30 mm, ilgis 300 mm, E = 200 GPa), galais sujungta su atkarpa iš bronza (skersmuo 50 mm, ilgis 500 mm, E = 110 GPa). Vienas galas įtvirtintas, kitas traukiamas. Raskite ašinę apkrovą P, kuri jį iš viso pailgina 0,25 mm.

1 atkarpa: plienas, Ø30 mm, 300 mm, E = 200 GPa2 atkarpa: bronza, Ø50 mm, 500 mm, E = 110 GPaδ = 0,25 mm
P = kN
2.Ašinis įtempis ir deformacijaSunkus
50 kN12400 mm400 mmØ20Ø30σ2​ = ?

plienas atkarpa (skersmuo 20 mm, ilgis 400 mm, E = 200 GPa) ir atkarpa iš žalvaris (skersmuo 30 mm, ilgis 400 mm, E = 100 GPa) sujungtos galais ir įtvirtintos tarp dviejų standžių sienų. Sandūroje veikia 50 kN ašinė apkrova, nukreipta į 2 atkarpą. Raskite 2 atkarpos įtempio didumą σ2.

1 atkarpa: plienas, Ø20 mm, 400 mm, E = 200 GPa2 atkarpa: žalvaris, Ø30 mm, 400 mm, E = 100 GPaP = 50 kN
σ2 = MPa
3.Velenų sukimasVidutinis
d1​ = 25 mmd2​ = 20 mmT = 400 N·mABC0,5 m0,8 m

Pakopinis pilnaviduris velenas (plienas) įtvirtintas taške A. Ruožo AB skersmuo 25 mm, ilgis 0,5 m; ruožo BC skersmuo 20 mm, ilgis 0,8 m. Laisvajame gale C veikia 400 N·m sukimo momentas. Raskite galo C sukimo kampą φC laipsniais.

T = 400 N·md1 = 25 mm, L1 = 0,5 md2 = 20 mm, L2 = 0,8 mG = 80 GPa
φC = °
4.Velenų sukimasSunkus
d = 30 mmTB​ = 100 N·mTC​ = 400 N·mABC1 m1,2 m

Pilnaviduris velenas (žalvaris), kurio skersmuo 30 mm, įtvirtintas taške A. Taške B, 1 m atstumu nuo A, veikia 100 N·m sukimo momentas, o laisvajame gale C, dar 1,2 m toliau, veikia priešinga kryptimi nukreiptas 400 N·m sukimo momentas. Raskite didžiausią tangentinį įtempį τmax velene.

d = 30 mmTB = 100 N·mTC = 400 N·mAB = 1 mBC = 1,2 m
τmax = MPa
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentasVidutinis
P1​ = 25 kNP2​ = 70 kNABC2 m6 m1,5 m

Sija remiasi į šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B, o už B tęsiasi 1,5 m ilgio konsolė iki laisvojo galo C. Ją veikia sutelktoji jėga P1 tarp atramų ir sutelktoji jėga P2 taške C. Raskite skersinę jėgą Vx iš karto kairiau atramos B. Teigiamais laikykite momentus, tempiančius apatinius sluoksnius, ir aukštyn nukreiptą skersinę jėgą kairiajame paviršiuje.

L = 9,5 mP1 = 25 kN ties 2 mP2 = 70 kN ties 9,5 matramos ties x = 0 ir x = 8 m
Vx = kN
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentasSunkus
w = 2 kN/mP = 45 kNABpjūvis4 m3 m1 m

Raskite lenkimo momentą Mx pjūvyje x = 4 m nuo atramos A. Teigiamais laikykite momentus, tempiančius apatinius sluoksnius, ir aukštyn nukreiptą skersinę jėgą kairiajame paviršiuje.

L = 8 mP = 45 kN ties 7 mw = 2 kN/m nuo 0 iki 8 mx = 4 m
Mx = kN·m
7.Svorio centras ir inercijos momentasVidutinis
2402528010xmatmenys mm

Raskite tėjinio skerspjūvio inercijos momentą Ix horizontaliosios ašies x, einančios per svorio centrą, atžvilgiu.

bf = 240 mmtf = 25 mmtw = 10 mmhw = 280 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
8.Svorio centras ir inercijos momentasSunkus
150 mm200 mm70 mm50 × 50xIx​ = ?

150 mm × 200 mm plokštė turi stačiakampį iškirpimą, 50 mm pločio ir 50 mm aukščio, vertikalioje simetrijos ašyje, kurio centras yra 70 mm virš apačios. Raskite ploto inercijos momentą Ix horizontaliosios ašies, einančios per svorio centrą, atžvilgiu.

b = 150 mmh = 200 mmiškirpimas: 50 × 50 mmskylės centras: y = 70 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
9.Moro apskritimas ir įtempių transformacijaVidutinis
σx​ = 70σy​ = −20τxy​ = 50MPa

Taške σₓ = 70 MPa, σᵧ = −20 MPa ir τₓᵧ = 50 MPa (tempimas teigiamas). Elementas pasukamas 15° prieš laikrodžio rodyklę. Raskite normalinį įtempį σy′ pasukto elemento sienelėse, statmenose pasuktajai y′ ašiai.

σx = 70 MPaσy = −20 MPaτxy = 50 MPaθ = 15°
σy′ = MPa
10.Moro apskritimas ir įtempių transformacijaSunkus
σx​ = 110σy​ = 10τxy​ = −10MPa

Apkrautos detalės taške σₓ = 110 MPa, σᵧ = 10 MPa ir τₓᵧ = −10 MPa (tempimas teigiamas). Raskite normalinį įtempį σθ pjūvyje, kurio normalė pasukta 30° prieš laikrodžio rodyklę nuo x ašies.

σx = 110 MPaσy = 10 MPaτxy = −10 MPaθ = 30°
σθ = MPa
11.Sijos įlinkisVidutinis
w = 8 kN/mδL = 2 m

Gembė visu ilgiu apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w. Raskite laisvojo galo įlinkį δ.

w = 8 kN/mL = 2 mE = 70 GPa (aliuminis)I = 84 × 10⁶ mm⁴
δ = mm
12.Sijos įlinkisSunkus
w = 20 kN/mδL = 2,5 m

Laisvai atremta sija apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w. Jos įlinkis negali viršyti tarpatramis/360. Raskite mažiausią inercijos momentą Ireq, tenkinantį šią sąlygą.

w = 20 kN/mL = 2,5 mE = 70 GPa (aliuminis)
Ireq = × 10⁶ mm⁴
13.Kolonų klupimasVidutinis
PL = 5 md = 80 mmskerspjūvis

L ilgio kolona iš medžiagos (plienas) yra įtvirtinta apačioje ir šarnyriškai atremta viršuje. Pagal Oilerio formulę raskite jos kritinę klupimo jėgą Pcr.

L = 5 mE = 200 GPa (plienas)d = 80 mm
Pcr = kN
14.Kolonų klupimasSunkus
P = 90 kNL = 3 md = ?skerspjūvis

Pilnavidurė apvali L ilgio kolona iš medžiagos (plienas) yra įtvirtinta apačioje ir šarnyriškai atremta viršuje. Ji turi atlaikyti 90 kN su 3 atsargos koeficientu klupimui. Raskite mažiausią skersmenį d.

P = 90 kNn = 3L = 3 mE = 200 GPa (plienas)
d = mm

3Tirpalai

1.Ašinis įtempis ir deformacija

Atsakymas: P = 56,34 kN

Dvi medžiagos: nuosekliai (viena po kitos) kiekvieną atkarpą veikia ta pati jėga, o pailgėjimai sudedami: δ = P·Σ L/(E·A). Lygiagrečiai (greta tarp standžių plokščių) abi dalys sutrumpėja vienodai, todėl jų deformacijos lygios: standesnė dalis priima didesnę dalį, Pi = P·EiAi/ΣEA, o σi = Ei·ε. Strypas, įtvirtintas tarp dviejų standžių sienų ir apkrautas sandūroje, yra statiškai neišsprendžiamas: abi atkarpos apkrovą dalijasi proporcingai savo standumui k = EA/L.

Plotai

A₁ = 706,9 mm², A₂ = 1963 mm²

Lankstumai

L₁/(E₁A₁) = 300/(200000·706,9) = 2,122 × 10⁻⁶ mm/N
L₂/(E₂A₂) = 500/(110000·1963) = 2,315 × 10⁻⁶ mm/N

Apkrova

P = 0,25/4,437 × 10⁻⁶ = 56344 N = 56,34 kN

Atsakymas

P = 56,34 kN
2.Ašinis įtempis ir deformacija

Atsakymas: σ2 = 37,45 MPa

Dvi medžiagos: nuosekliai (viena po kitos) kiekvieną atkarpą veikia ta pati jėga, o pailgėjimai sudedami: δ = P·Σ L/(E·A). Lygiagrečiai (greta tarp standžių plokščių) abi dalys sutrumpėja vienodai, todėl jų deformacijos lygios: standesnė dalis priima didesnę dalį, Pi = P·EiAi/ΣEA, o σi = Ei·ε. Strypas, įtvirtintas tarp dviejų standžių sienų ir apkrautas sandūroje, yra statiškai neišsprendžiamas: abi atkarpos apkrovą dalijasi proporcingai savo standumui k = EA/L.

Standumai

k₁ = 200000·314,2/400 = 157080 N/mm
k₂ = 100000·706,9/400 = 176715 N/mm

2 atkarpos dalis

F2 = 50000·176715/333794 = 26471 N

Įtempis

σ2 = 26471/706,9 = 37,45 MPa (gniuždymas)

Atsakymas

σ2 = 37,45 MPa
3.Velenų sukimas

Atsakymas: φC = 18,33 °

Apvalių velenų sukimas: tangentinis įtempis tiesiškai didėja nuo nulio centre iki τmax = T·r/J paviršiuje, kur J = πd⁴/32 pilnaviduriam velenui ir J = π(do⁴ − di⁴)/32 tuščiaviduriam. Sukimo kampas φ = TL/(GJ) radianais. Galią ir sukimo momentą sieja P = T·ω.

Poliniai inercijos momentai

J1 = π·25⁴/32 = 38350 mm⁴
J2 = π·20⁴/32 = 15708 mm⁴

Kiekvieno ruožo sukimo kampas

T = 400 N·m = 400000 N·mm
G = 80 GPa = 80000 MPa
φAB = 400000·500/(80000·38350) = 0,06519 rad
φBC = 400000·800/(80000·15708) = 0,2546 rad

Bendras sukimo kampas

φC = 0,06519 + 0,2546 = 0,3198 rad = 18,33°

Atsakymas

φC = 18,33°
4.Velenų sukimas

Atsakymas: τmax = 75,45 MPa

Apvalių velenų sukimas: tangentinis įtempis tiesiškai didėja nuo nulio centre iki τmax = T·r/J paviršiuje, kur J = πd⁴/32 pilnaviduriam velenui ir J = π(do⁴ − di⁴)/32 tuščiaviduriam. Sukimo kampas φ = TL/(GJ) radianais. Galią ir sukimo momentą sieja P = T·ω.

Vidiniai sukimo momentai

TC kryptis laikoma teigiama.

TBC = TC = 400 N·m
TAB = TC − TB = 400 − 100 = 300 N·m

Didžiausias tangentinis įtempis

Ruože su didžiausiu vidiniu sukimo momentu įtempis didžiausias (skersmuo tas pats).

|T|max = 400 N·m
τmax = 16·400000/(π·30³) = 75,45 MPa

Atsakymas

τmax = 75,45 MPa
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: Vx = −19,38 kN

Pjūvių metodas: perpjaukite siją ten, kur norite rasti vidines jėgas, ir palikite vieną pusę. Skersinė jėga V atsveria tos pusės vertikaliąsias jėgas, o lenkimo momentas M – jų momentus pjūvio atžvilgiu.

Atramų reakcijos

Visos sijos pusiausvyra. Konsolės apkrova taip pat sukuria momentą taško A atžvilgiu.

ΣMA = 0: RB·8 = 25·2 + 70·9,5
RB = 715/8 = 89,38 kN
ΣFy = 0: RA = 95 − 89,38 = 5,625 kN

Pjūvis iš karto kairiau B, paliekama kairioji dalis

Vx = RA − P1 = 5,625 − 25 = −19,38 kN

Atsakymas

Vx = −19,38 kN
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: Mx = 38,5 kN·m

Pjūvių metodas: perpjaukite siją ten, kur norite rasti vidines jėgas, ir palikite vieną pusę. Skersinė jėga V atsveria tos pusės vertikaliąsias jėgas, o lenkimo momentas M – jų momentus pjūvio atžvilgiu.

Atramų reakcijos

Visos sijos pusiausvyra.

Išskirstytosios apkrovos atstojamoji: W = w·ℓ = 2·8 = 16 kN, veikianti taške x̄ = 4 m
ΣMA = 0: RB·8 = 45·7 + 2·8·4
RB = 379/8 = 47,38 kN
ΣFy = 0: RA = 61 − 47,38 = 13,63 kN
w = 2 kN/mP = 45 kNABRA​ = 13,63RB​ = 47,38pjūvis4 m3 m1 m

Perpjaukite ties x = 4 m ir palikite kairiąją dalį

Įskaitomos tik jėgos kairiau pjūvio. Išskirstytosios apkrovos dalis veikia kaip viena jėga tos dalies viduryje.

M = RA·x − (kiekviena apkrova kairiau pjūvio × jos atstumas iki pjūvio)
Mx = 13,63·4 − 2·4·2 = 38,5 kN·m

Atsakymas

Mx = 38,5 kN·m
7.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: Ix = 63 × 10⁶ mm⁴

Sudėtiniai skerspjūviai: padalykite skerspjūvį į stačiakampius. Svorio centras yra plotais svertinis vidurkis ȳ = ΣAᵢyᵢ/ΣAᵢ. Inercijos momentas centrinės ašies atžvilgiu sumuoja kiekvienos dalies nuosavą bh³/12 ir Šteinerio narį A·d², kur d – atstumas nuo dalies svorio centro iki bendro svorio centro. Lenkimo įtempis σ = M·y/I.

Padalykite į du stačiakampius

Kiekvieną y matuokite nuo apatinio krašto.

lentyna: Af = 240·25 = 6000 mm², yf = 280 + 25/2 = 292,5 mm
sienelė: Aw = 10·280 = 2800 mm², yw = 280/2 = 140 mm

Svorio centras

ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (6000·292,5 + 2800·140)/8800 = 244 mm

Šteinerio teorema

lentyna: 240·25³/12 + 6000·(292,5 − 244)² = 1,444 × 10⁷ mm⁴
sienelė: 10·280³/12 + 2800·(140 − 244)² = 4,856 × 10⁷ mm⁴
Ix = 1,444 × 10⁷ + 4,856 × 10⁷ = 6,3 × 10⁷ mm⁴ = 63 × 10⁶ mm⁴

Atsakymas

Ix = 63 × 10⁶ mm⁴
8.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: Ix = 97,02 × 10⁶ mm⁴

Pjūviai su skylėmis: skylę traktuokite kaip neigiamą plotą. Svorio centras yra ȳ = (A₁y₁ − A₂y₂)/(A₁ − A₂), kai A₁, y₁ – pilnos plokštės, o A₂, y₂ – skylės. Ploto inercijos momentui centrinės ašies atžvilgiu kiekvienai daliai taikykite lygiagrečiųjų ašių (Šteinerio) teoremą ir skylę atimkite: I = (Ic1 + A₁d₁²) − (Ic2 + A₂d₂²), kur d yra atstumas nuo kiekvienos dalies savojo svorio centro iki ašies, einančios per ȳ. Stačiakampio Ic = bh³/12, o skritulio Ic = πd⁴/64.

Svorio centras

ȳ = (30000·100 − 2500·70)/(30000 − 2500) = 102,7 mm

Pilna plokštė ȳ atžvilgiu

150·200³/12 + 30000·−2,727² = 100,2 × 10⁶ mm⁴

Skylė ȳ atžvilgiu

50·50³/12 + 2500·−32,73² = 3,199 × 10⁶ mm⁴

Atimkite

Ix = 97,02 × 10⁶ mm⁴

Atsakymas

Ix = 97,02 × 10⁶ mm⁴
9.Moro apskritimas ir įtempių transformacija

Atsakymas: σy′ = −38,97 MPa

Plokščiojo įtempių būvio transformacija: pjūvyje, pasuktame kampu θ, σ = (σₓ + σᵧ)/2 + (σₓ − σᵧ)/2·cos 2θ + τₓᵧ·sin 2θ. Moro apskritimas parodo visus pjūvius iš karto: jo centras C = (σₓ + σᵧ)/2, o spindulys R = √(((σₓ − σᵧ)/2)² + τₓᵧ²). Pagrindiniai įtempiai lygūs C ± R, o didžiausias tangentinis įtempis plokštumoje lygus R.

Transformacijos lygtis y′ sienelei

σy′ = 25 − 45·0,866 − 50·0,5 = −38,97 MPa

Patikra

Normalinių įtempių suma sukant elementą nekinta.

σx′ = 88,97 MPa, σx′ + σy′ = 50 = σx + σy

Atsakymas

σy′ = −38,97 MPa
10.Moro apskritimas ir įtempių transformacija

Atsakymas: σθ = 76,34 MPa

Plokščiojo įtempių būvio transformacija: pjūvyje, pasuktame kampu θ, σ = (σₓ + σᵧ)/2 + (σₓ − σᵧ)/2·cos 2θ + τₓᵧ·sin 2θ. Moro apskritimas parodo visus pjūvius iš karto: jo centras C = (σₓ + σᵧ)/2, o spindulys R = √(((σₓ − σᵧ)/2)² + τₓᵧ²). Pagrindiniai įtempiai lygūs C ± R, o didžiausias tangentinis įtempis plokštumoje lygus R.

Transformacijos lygtis

σθ = 60 + 50·0,5 + −10·0,866 = 76,34 MPa

Atsakymas

σθ = 76,34 MPa
11.Sijos įlinkis

Atsakymas: δ = 2,721 mm

Sijų įlinkis: įlinkiai gaunami du kartus integruojant kreivį M/(EI). Tipiniai atvejai pateikti lentelėse, pavyzdžiui, PL³/(3EI) gembei su jėga gale ir 5wL⁴/(384EI) laisvai atremtai sijai su tolygia apkrova visame tarpatramyje. Atskirų apkrovų įlinkiai sumuojami (superpozicija).

Suderinti vienetai

Skaičiuokite N ir mm: P N, w N/mm (kN/m = N/mm), L mm, E N/mm² (GPa × 1000), I mm⁴.

w = 8 N/mm, L = 2000 mm
EI = 5,88 × 10¹² N·mm²

Įlinkis

δ = wL⁴/(8EI) = 8·2000⁴/(8·5,88 × 10¹²) = 2,721 mm

Atsakymas

δ = 2,721 mm
12.Sijos įlinkis

Atsakymas: Ireq = 20,93 × 10⁶ mm⁴

Sijų įlinkis: įlinkiai gaunami du kartus integruojant kreivį M/(EI). Tipiniai atvejai pateikti lentelėse, pavyzdžiui, PL³/(3EI) gembei su jėga gale ir 5wL⁴/(384EI) laisvai atremtai sijai su tolygia apkrova visame tarpatramyje. Atskirų apkrovų įlinkiai sumuojami (superpozicija).

Įlinkio riba

δallow = L/360 = 2500/360 = 6,944 mm

Reikiamas inercijos momentas

I = 5wL⁴/(384·E·δallow) = 5·20·2500⁴/(384·70000·6,944) = 2,093 × 10⁷ mm⁴
Ireq = 20,93 × 10⁶ mm⁴

Atsakymas

Ireq = 20,93 × 10⁶ mm⁴
13.Kolonų klupimas

Atsakymas: Pcr = 324 kN

Oilerio klupimas: liauna kolona netenka pastovumo, kai Pcr = π²EI/(KL)², kur KL – skaičiuojamasis ilgis: K = 1 šarnyras–šarnyras, 2 įtvirtinimas–laisvas galas, 0,7 įtvirtinimas–šarnyras ir 0,5 įtvirtinimas–įtvirtinimas. Kolona klumpa ašies su mažiausiu I atžvilgiu. Formulė galioja liaunoms kolonoms, kurių kritinis įtempis mažesnis už takumo ribą.

Mažiausias inercijos momentas

Apvalus skerspjūvis turi tą patį I bet kurios ašies atžvilgiu.

I = πd⁴/64 = π·80⁴/64 = 2,011 × 10⁶ mm⁴

Skaičiuojamasis ilgis

KL = 0,7·5000 = 3500 mm

Kritinė jėga

Pcr = π²EI/(KL)² = π²·200000·2,011 × 10⁶/3500² = 323984 N = 324 kN

Atsakymas

Pcr = 324 kN
14.Kolonų klupimas

Atsakymas: d = 59,21 mm

Oilerio klupimas: liauna kolona netenka pastovumo, kai Pcr = π²EI/(KL)², kur KL – skaičiuojamasis ilgis: K = 1 šarnyras–šarnyras, 2 įtvirtinimas–laisvas galas, 0,7 įtvirtinimas–šarnyras ir 0,5 įtvirtinimas–įtvirtinimas. Kolona klumpa ašies su mažiausiu I atžvilgiu. Formulė galioja liaunoms kolonoms, kurių kritinis įtempis mažesnis už takumo ribą.

Reikiama kritinė jėga

Pcr = n·P = 3·90000 = 270000 N
KL = 0,7·3000 = 2100 mm

Išreiškite skersmenį

d = (64·n·P·(KL)²/(π³E))^(1/4) = (64·270000·2100²/(π³·200000))^(1/4) = 59,21 mm

Atsakymas

d = 59,21 mm

Patikra: liaunis KL/r yra 141,9, todėl kolona liauna ir Oilerio formulė galioja.

ExamProblems · examproblems.com/courses/mechanics-of-materials