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 = ?12400 mm400 mmØ20Ø50δ = 0,3 mm

Strypą sudaro plienas atkarpa (skersmuo 20 mm, ilgis 400 mm, E = 200 GPa), galais sujungta su atkarpa iš žalvaris (skersmuo 50 mm, ilgis 400 mm, E = 100 GPa). Vienas galas įtvirtintas, kitas traukiamas. Raskite ašinę apkrovą P, kuri jį iš viso pailgina 0,3 mm.

1 atkarpa: plienas, Ø20 mm, 400 mm, E = 200 GPa2 atkarpa: žalvaris, Ø50 mm, 400 mm, E = 100 GPaδ = 0,3 mm
P = kN
2.Ašinis įtempis ir deformacijaSunkus
P = ?Ø30110 GPaØ100/50400 mm

plienas strypas (skersmuo 30 mm, E = 200 GPa, leistinasis įtempis 200 MPa) yra viduje vamzdžio iš bronza (išorinis skersmuo 100 mm, vidinis skersmuo 50 mm, E = 110 GPa, leistinasis įtempis 60 MPa). Jie kartu gniuždomi tarp standžių plokščių. Raskite didžiausią apkrovą Pmax.

strypas: Ø30 mm, E = 200 GPa, σallow = 200 MPavamzdis: Ø100/Ø50 mm, E = 110 GPa, σallow = 60 MPa
Pmax = kN
3.Velenų sukimasVidutinis
d = 12 mmT = 30 N·m250 mmφ = 5,41°

Sukimo bandyme pilnaviduris bandinys, kurio skersmuo 12 mm, sukamas 30 N·m sukimo momentu. Abu 250 mm matavimo bazės galai vienas kito atžvilgiu pasisuka 5,41° (medžiaga dar tampri). Raskite medžiagos šlyties modulį G.

T = 30 N·md = 12 mmL = 250 mmφ = 5,41°
G = GPa
4.Velenų sukimasSunkus
Td = ?

Pilnaviduris velenas turi perduoti 10 kW esant 1450 aps./min, o tangentinis įtempis negali viršyti 80 MPa. Raskite mažiausią tinkamą skersmenį d.

P = 10 kWN = 1450 rpmτallow = 80 MPa
d = mm
5.Skersinė jėga ir lenkimo momentasVidutinis
30 kN15 kNABCDEFG1 m1 m1 m1 m1 m1 m

Žymės nuo A iki G padalija siją į šešias lygias dalis. Ties kuria žyme lenkimo momentas yra didžiausias dydžiu, įlenkiantis ar išlenkiantis? Spustelėkite ją diagramoje.

30 kN @ 2 m15 kN @ 5 m
  1. 1A (x = 0 m)
  2. 2B (x = 1 m)
  3. 3C (x = 2 m)
  4. 4D (x = 3 m)
  5. 5E (x = 4 m)
  6. 6F (x = 5 m)
  7. 7G (x = 6 m)
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentasSunkus
w = 8 kN/mP = 65 kNAB6 m2 m

Laisvai atremta sija visu tarpatramiu apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w ir sutelktąja jėga P. Raskite didžiausią sijos lenkimo momentą Mmax.

L = 8 mP = 65 kN ties 6 mw = 8 kN/m nuo 0 iki 8 m
Mmax = kN·m
7.Svorio centras ir inercijos momentasVidutinis
2802016020xmatmenys mm

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

bf = 280 mmtf = 20 mmtw = 20 mmhw = 160 mm
Ix = × 10⁶ mm⁴
8.Svorio centras ir inercijos momentasSunkus
2403020018xM = 25 kN·mmatmenys mm

Tėjinis skerspjūvis naudojamas kaip sija su lentyna viršuje ir veikiamas teigiamo lenkimo momento 25 kN·m. Raskite lenkimo įtempį σapačia apatiniame krašte.

bf = 240 mmtf = 30 mmtw = 18 mmhw = 200 mmM = 25 kN·m
σapačia = MPa
9.Moro apskritimas ir įtempių transformacijaVidutinis
σx​ = −80σy​ = 50τxy​ = 30MPa

Plonos plokštės taškas yra plokščiajame įtempių būvyje: σₓ = −80 MPa, σᵧ = 50 MPa ir τₓᵧ = 30 MPa, σz = 0. Raskite absoliutųjį didžiausią tangentinį įtempį τabs taške (atsižvelgiant į visas plokštumas trijuose matmenyse).

σx = −80 MPaσy = 50 MPaτxy = 30 MPaσz = 0
τabs = MPa
10.Moro apskritimas ir įtempių transformacijaSunkus
25°D = 500 mm, t = 12 mm, p = 3 MPap

Plonasienis cilindrinis rezervuaras, kurio vidinis skersmuo 500 mm, o sienelės storis 12 mm, laiko dujas, kurių manometrinis slėgis 3 MPa. Jis pagamintas iš lakšto, suvirinto sraigine siūle, sudarančia 25° kampą su cilindro ašimi. Raskite normalinį įtempį σn, veikiantį skersai suvirinimo siūlės.

D = 500 mmt = 12 mmp = 3 MPaα = 25°
σn = MPa
11.Sijos įlinkisVidutinis
w = 12 kN/mδL = 2,5 m

Laisvai atremta sija visu tarpatramiu apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w. Raskite didžiausią įlinkį δmax tarpatramio viduryje.

w = 12 kN/mL = 2,5 mE = 11 GPa (konstrukcinė mediena)I = 12 × 10⁶ mm⁴
δmax = mm
12.Sijos įlinkisSunkus
w = 5 kN/mP = 2 kNδL = 2 m

Laisvai atremta sija apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w ir sutelktąja jėga P tarpatramio viduryje. Taikydami superpoziciją, raskite įlinkį viduryje δmax.

P = 2 kNw = 5 kN/mL = 2 mE = 70 GPa (aliuminis)I = 8,5 × 10⁶ mm⁴
δmax = mm
13.Kolonų klupimasVidutinis
PL = 1 m50 × 60 mmskerspjūvis

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

L = 1 mE = 70 GPa (aliuminis)b × h = 50 × 60 mm
Pcr = kN
14.Kolonų klupimasSunkus
PL = 1 md = 25 mmskerspjūvis

L ilgio kolona iš medžiagos (aliuminis) yra įtvirtinta apačioje ir laisva viršuje. Raskite jos liaunį ir kritinį klupimo įtempį σcr pagal Oilerio formulę.

L = 1 mE = 70 GPa (aliuminis)d = 25 mm
σcr = MPa

3Tirpalai

1.Ašinis įtempis ir deformacija

Atsakymas: P = 35,7 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 = 314,2 mm², A₂ = 1963 mm²

Lankstumai

L₁/(E₁A₁) = 400/(200000·314,2) = 6,366 × 10⁻⁶ mm/N
L₂/(E₂A₂) = 400/(100000·1963) = 2,037 × 10⁻⁶ mm/N

Apkrova

P = 0,3/8,403 × 10⁻⁶ = 35700 N = 35,7 kN

Atsakymas

P = 35,7 kN
2.Ašinis įtempis ir deformacija

Atsakymas: Pmax = 430,5 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

Ar = π·30²/4 = 706,9 mm²
At = π(100² − 50²)/4 = 5890 mm²

Bendras ašinis standumas

ΣEA = 200·10³·706,9 + 110·10³·5890 = 7,893 × 10⁸ N

Lemiančioji deformacija

ε = min(0,001, 0,0005455) = 0,0005455 (bronza)

Didžiausia apkrova

Pmax = 0,0005455·7,893 × 10⁸ = 430541 N = 430,5 kN

Atsakymas

Pmax = 430,5 kN
3.Velenų sukimas

Atsakymas: G = 39,02 GPa

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.

Polinis inercijos momentas ir kampas

J = π·12⁴/32 = 2036 mm⁴
φ = 5,41·π/180 = 0,09442 rad

Šlyties modulis

T = 30 N·m = 30000 N·mm
G = TL/(Jφ) = 30000·250/(2036·0,09442) = 39018 MPa
G = 39,02 GPa

Atsakymas

G = 39,02 GPa

Palyginimui: plienas ≈ 80 GPa, žalvaris ≈ 39 GPa, aliuminis ≈ 26 GPa.

4.Velenų sukimas

Atsakymas: d = 16,12 mm

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.

Sukimo momentas

ω = 2πN/60 = 2π·1450/60 = 151,8 rad/s
T = P/ω = 10000/151,8 = 65,86 N·m

Skersmuo pagal leistinąjį įtempį

d = ∛(16T/(π·τallow)) = ∛(16·65857/(π·80)) = 16,12 mm

Atsakymas

d = 16,12 mm

Praktikoje suapvalintumėte iki artimiausio didesnio standartinio dydžio.

5.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: C (x = 2 m)

Didžiausias lenkimo momentas: M nuolydis keičiasi ten, kur keičiasi skersinė jėga, todėl jo viršūnės yra ten, kur skersinė jėga kerta nulį: po koncentruota apkrova, paskirstytos apkrovos viduje arba virš gembės atramos. Įtvirtintoje gembės atramoje momentas didžiausias prie sienos. Palyginkite M dydį tose vietose, įlenkiantį ar išlenkiantį.

Atramų reakcijos

Paimkite momentus apie vieną atramą, tada naudokite vertikalių jėgų balansą.

R1 = 22,5 kN, R2 = 22,5 kN

Lenkimo momentas ties kiekviena žyme

Susumuokite visų vienoje pjūvio pusėje esančių jėgų momentus. Įlenkiantis teigiamas, išlenkiantis neigiamas.

MA = 0, MB = 22,5, MC = 45 kN·m, MD = 37,5, ME = 30, MF = 22,5, MG = 0

Atsakymas

Žymė C: MC = 45 kN·m
6.Skersinė jėga ir lenkimo momentas

Atsakymas: Mmax = 145,5 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. Didžiausias momentas: kadangi dM/dx = V, lenkimo momentas didžiausias ten, kur skersinė jėga eina per nulį – sutelktosios jėgos vietoje arba išskirstytosios apkrovos ruože.

Atramų reakcijos

Visos sijos pusiausvyra.

Išskirstytosios apkrovos atstojamoji: W = w·ℓ = 8·8 = 64 kN, veikianti taške x̄ = 4 m
ΣMA = 0: RB·8 = 65·6 + 8·8·4
RB = 646/8 = 80,75 kN
ΣFy = 0: RA = 129 − 80,75 = 48,25 kN

Kur V = 0?

V(6⁻) = RA − w·6 = 0,25 kN
V(6⁺) = 0,25 − 65 = −64,75 kN
Skersinė jėga keičia ženklą ties apkrova, todėl maksimumas yra po apkrova.

Didžiausias momentas

Mmax = RA·6 − w·6²/2 = 48,25·6 − 8·6²/2 = 145,5 kN·m

Atsakymas

Mmax = 145,5 kN·m

Tai yra taške x = 6 m nuo A.

7.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: Ix = 23,51 × 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 = 280·20 = 5600 mm², yf = 160 + 20/2 = 170 mm
sienelė: Aw = 20·160 = 3200 mm², yw = 160/2 = 80 mm

Svorio centras

ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (5600·170 + 3200·80)/8800 = 137,3 mm

Šteinerio teorema

lentyna: 280·20³/12 + 5600·(170 − 137,3)² = 6,185 × 10⁶ mm⁴
sienelė: 20·160³/12 + 3200·(80 − 137,3)² = 1,732 × 10⁷ mm⁴
Ix = 6,185 × 10⁶ + 1,732 × 10⁷ = 2,351 × 10⁷ mm⁴ = 23,51 × 10⁶ mm⁴

Atsakymas

Ix = 23,51 × 10⁶ mm⁴
8.Svorio centras ir inercijos momentas

Atsakymas: σapačia = 99,74 MPa

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 = 240·30 = 7200 mm², yf = 200 + 30/2 = 215 mm
sienelė: Aw = 18·200 = 3600 mm², yw = 200/2 = 100 mm

Svorio centras

ȳ = (Afyf + Awyw)/(Af + Aw) = (7200·215 + 3600·100)/10800 = 176,7 mm

Šteinerio teorema

lentyna: 240·30³/12 + 7200·(215 − 176,7)² = 1,112 × 10⁷ mm⁴
sienelė: 18·200³/12 + 3600·(100 − 176,7)² = 3,316 × 10⁷ mm⁴
Ix = 1,112 × 10⁷ + 3,316 × 10⁷ = 4,428 × 10⁷ mm⁴

Lenkimo įtempis

Apatinis kraštas yra ȳ atstumu nuo ašies.

y = 176,7 mm
σ = M·y/I = 2,5 × 10⁷·176,7/4,428 × 10⁷ = 99,74 MPa

Atsakymas

σapačia = 99,74 MPa
9.Moro apskritimas ir įtempių transformacija

Atsakymas: τabs = 71,59 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. Trijuose matmenyse absoliutusis didžiausias tangentinis įtempis yra (σmax − σmin)/2 tarp visų trijų pagrindinių įtempių; plokščiajame įtempių būvyje trečiasis lygus nuliui.

στxyCσ1​σ2​

Pagrindiniai įtempiai plokštumoje

C = −15 MPa, R = √((−65)² + 30²) = 71,59 MPa
σ1 = 56,59 MPa, σ2 = −86,59 MPa, σz = 0

Didžiausias iš trijų apskritimų

τ = max(|σ1 − σ2|, |σ1|, |σ2|)/2 = max(143,2, 56,59, 86,59)/2 = 71,59 MPa

Atsakymas

τabs = 71,59 MPa

Čia σ₁ ir σ₂ priešingų ženklų, todėl maksimumas plokštumoje R kartu yra ir absoliutusis maksimumas.

10.Moro apskritimas ir įtempių transformacija

Atsakymas: σn = 56,92 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. Plonasienis cilindras: žiedinis įtempis σh = pr/t ir ašinis įtempis σa = pr/(2t); tai yra sienelės pagrindiniai įtempiai.

Sienelės įtempiai

r = 500/2 = 250 mm
σh = pr/t = 3·250/12 = 62,5 MPa
σa = pr/(2t) = 31,25 MPa

Transformuokite į siūlę

Ašį x imkite išilgai cilindro ašies (σa), o y – žiedo kryptimi (σh). Siūlės normalė su ašimi sudaro 90° − α kampą.

σn = 31,25·sin²25° + 62,5·cos²25° = 56,92 MPa

Atsakymas

σn = 56,92 MPa
11.Sijos įlinkis

Atsakymas: δmax = 46,24 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 = 12 N/mm, L = 2500 mm
EI = 1,32 × 10¹¹ N·mm²

Įlinkis

δmax = 5wL⁴/(384EI) = 5·12·2500⁴/(384·1,32 × 10¹¹) = 46,24 mm

Atsakymas

δmax = 46,24 mm
12.Sijos įlinkis

Atsakymas: δmax = 2,311 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.

P = 2000 N, w = 5 N/mm, L = 2000 mm, EI = 5,95 × 10¹¹ N·mm²

Kiekviena apkrova atskirai

δP = PL³/(48EI) = 2000·2000³/(48·5,95 × 10¹¹) = 0,5602 mm
δw = 5wL⁴/(384EI) = 5·5·2000⁴/(384·5,95 × 10¹¹) = 1,751 mm

Sudėkite

δmax = 0,5602 + 1,751 = 2,311 mm

Atsakymas

δmax = 2,311 mm
13.Kolonų klupimas

Atsakymas: Pcr = 107,9 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

Stačiakampis klumpa silpnosios ašies atžvilgiu, naudojant mažesnio matmens kubą.

Imin = h·b³/12 = 60·50³/12 = 625000 mm⁴

Skaičiuojamasis ilgis

KL = 2·1000 = 2000 mm

Kritinė jėga

Pcr = π²EI/(KL)² = π²·70000·625000/2000² = 107949 N = 107,9 kN

Atsakymas

Pcr = 107,9 kN
14.Kolonų klupimas

Atsakymas: σcr = 6,747 MPa

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·25⁴/64 = 19175 mm⁴

Inercijos spindulys ir liaunis

A = 490,9 mm²
r = √(I/A) = √(19175/490,9) = 6,25 mm
KL = 2·1000 = 2000 mm
KL/r = 2000/6,25 = 320

Kritinis įtempis

σcr = π²E/(KL/r)² = π²·70000/320² = 6,747 MPa

Atsakymas

σcr = 6,747 MPa

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