Laisvai atremta sija turi šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B. Ją veikia sutelktoji jėga P, esanti 5 m atstumu nuo A, ir jėgų pora M (pagal laikrodžio rodyklę), esanti 3 m atstumu nuo A. Raskite vertikaliąją reakciją RA, teigiama kryptimi laikydami kryptį aukštyn.
L = 8 mP = 25 kN ties 5 mM = 40 kN·m (pagal laikrodžio rodyklę) ties 3 m
RA = kN
2.Sijų atramų reakcijosSunkus
Laisvai atremta sija turi šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B. Raskite vertikaliąją atramos reakciją RA.
L = 10 mP = 55 kN ties 8 mw = 6 kN/m nuo 0 iki 5 m
RA = kN
3.Skersinė jėga ir lenkimo momentasVidutinis
Gembė įtvirtinta taške A. Ją visu ilgiu veikia tolygiai išskirstyta apkrova w ir sutelktoji jėga P, esanti 5 m atstumu nuo A. Raskite lenkimo momentą MA įtvirtinime A. Teigiamais laikykite momentus, tempiančius apatinius sluoksnius, ir aukštyn nukreiptą skersinę jėgą kairiajame paviršiuje.
L = 5 mP = 30 kN ties 5 mw = 10 kN/m nuo 0 iki 5 m
MA = kN·m
4.Skersinė jėga ir lenkimo momentasSunkus
Sija remiasi į šarnyrinę atramą A ir ritininę atramą B, o už B tęsiasi 1,5 m ilgio konsolė iki laisvojo galo C. Visą ilgį A–C veikia tolygiai išskirstyta apkrova w. Raskite didžiausią teigiamą lenkimo momentą Mmax tarp atramų.
L = 6,5 mw = 5 kN/m nuo 0 iki 6,5 matramos ties x = 0 ir x = 5 m
Mmax = kN·m
5.Santvara: mazgų metodasVidutinis
Mazgų metodu raskite jėgą FAB strype AB. Tempimą nurodykite teigiamu, gniuždymą – neigiamu.
tarpatramis = 6 maukštis = 2 mB yra 5 m nuo Avertikalioji apkrova = 15 kN
tarpatramis = 4 maukštis = 3 mB yra 3 m nuo Avertikalioji apkrova = 15 kNhorizontalioji apkrova = 25 kN ←
FAC = kN
7.Sijos įlinkisVidutinis
Laisvai atremta sija apkrauta sutelktąja jėga P, esančia a = 4,5 m atstumu nuo atramos A. Raskite įlinkį δP po apkrova.
P = 19 kNa = 4,5 mL = 6 mE = 11 GPa (konstrukcinė mediena)I = 84 × 10⁶ mm⁴
δP = mm
8.Sijos įlinkisSunkus
Laisvai atremta sija apkrauta tolygiai išskirstyta apkrova w ir sutelktąja jėga P tarpatramio viduryje. Taikydami superpoziciją, raskite įlinkį viduryje δmax.
P = 16 kNw = 10 kN/mL = 2,5 mE = 11 GPa (konstrukcinė mediena)I = 160 × 10⁶ mm⁴
δmax = mm
9.Kolonų klupimasVidutinis
L ilgio kolona iš medžiagos (plienas) yra įtvirtinta apačioje ir laisva viršuje. Pagal Oilerio formulę raskite jos kritinę klupimo jėgą Pcr.
L = 1,5 mE = 200 GPa (plienas)d = 40 mm
Pcr = kN
10.Kolonų klupimasSunkus
Pilnavidurė apvali L ilgio kolona iš medžiagos (plienas) yra įtvirtinta apačioje ir laisva viršuje. Ji turi atlaikyti 45 kN su 2 atsargos koeficientu klupimui. Raskite mažiausią skersmenį d.
P = 45 kNn = 2L = 2 mE = 200 GPa (plienas)
d = mm
3Tirpalai
1.Sijų atramų reakcijos
Atsakymas: RA = 4,375 kN
Statinė pusiausvyra: rimties būsenos kūnui ΣFx = 0, ΣFy = 0 ir ΣM = 0 bet kurio taško atžvilgiu. Kiekvieną išskirstytąją apkrovą pakeiskite jos atstojamąja (diagramos plotu), veikiančia apkrovos diagramos svorio centre, ir imkite momentus atramos atžvilgiu, kad tos atramos reakcija dingtų iš lygties.
Momentai A atžvilgiu
Prieš laikrodžio rodyklę – teigiama.
ΣMA = 0: RB·8 − 25·5 − 40 = 0
RB = 165/8 = 20,63 kN
Vertikalioji pusiausvyra
RA = 25 − 20,63 = 4,375 kN
Atsakymas
RA = 4,375 kN
Neigiama reakcija nukreipta žemyn.
2.Sijų atramų reakcijos
Atsakymas: RA = 33,5 kN
Statinė pusiausvyra: rimties būsenos kūnui ΣFx = 0, ΣFy = 0 ir ΣM = 0 bet kurio taško atžvilgiu. Imant momentus vienos atramos atžvilgiu, tos atramos reakcija dingsta iš lygties.
Laisvojo kūno diagrama
Atramas pakeiskite reakcijos jėgomis. Ritininė atrama duoda vieną vertikaliąją reakciją; kai apkrovos tik vertikalios, šarnyrinė atrama taip pat duoda vieną vertikaliąją reakciją.
Pusiausvyra
Momentai A atžvilgiu, teigiami prieš laikrodžio rodyklę. Tada vertikaliųjų jėgų pusiausvyra.
Išskirstytosios apkrovos atstojamoji: W = w·ℓ = 6·5 = 30 kN, veikianti taške x̄ = 2,5 m
ΣMA = 0: RB·10 = 55·8 + 6·5·2,5
RB = 515/10 = 51,5 kN
ΣFy = 0: RA = 85 − 51,5 = 33,5 kN
Atsakymas
RA = 33,5 kN
3.Skersinė jėga ir lenkimo momentas
Atsakymas: MA = −275 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.
Palikite dalį su laisvuoju galu
P: −30·5 = −150 kN·m
w: −10·5²/2 = −125 kN·m
MA = −150 − 125 = −275 kN·m
Atsakymas
MA = −275 kN·m
Neigiamas reiškia neigiamą lenkimą: tempiami viršutiniai sluoksniai.
4.Skersinė jėga ir lenkimo momentas
Atsakymas: Mmax = 12,94 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, įskaitant konsolės apkrovą.
Išskirstytosios apkrovos atstojamoji: W = w·ℓ = 5·6,5 = 32,5 kN, veikianti taške x̄ = 3,25 m
Mazgų metodas: kiekvienas santvaros mazgas yra pusiausvyroje, todėl kiekviename mazge ΣFx = 0 ir ΣFy = 0. Pradėkite nuo mazgo, kuriame ne daugiau kaip dvi nežinomos strypų jėgos. Neigiamas rezultatas reiškia, kad strypas gniuždomas.
Atramų reakcijos
Visos santvaros pusiausvyra. Momentai A atžvilgiu, teigiami prieš laikrodžio rodyklę.
ΣMA = 0: Cy·6 = 15·5 → Cy = 12,5 kN
ΣFy = 0: Ay = 15 − 12,5 = 2,5 kN
Mazgas A
Tarkite, kad kiekvienas strypas tempiamas (traukia nuo mazgo). Tik AB turi vertikaliąją dedamąją mazge A.
sin α = 2/5,385 = 0,3714
ΣFy = 0: Ay + FAB·sin α = 0
FAB = −2,5/0,3714 = −6,731 kN
Atsakymas
FAB = −6,731 kN (gniuždymas)
6.Santvara: mazgų metodas
Atsakymas: FAC = −2,5 kN
Mazgų metodas: kiekvienas santvaros mazgas yra pusiausvyroje, todėl kiekviename mazge ΣFx = 0 ir ΣFy = 0. Pradėkite nuo mazgo, kuriame ne daugiau kaip dvi nežinomos strypų jėgos. Neigiamas rezultatas reiškia, kad strypas gniuždomas.
Atramų reakcijos
Visos santvaros pusiausvyra. Momentai A atžvilgiu, teigiami prieš laikrodžio rodyklę.
ΣMA = 0: Cy·4 = 15·3 − 25·3 → Cy = −7,5 kN
ΣFy = 0: Ay = 15 − −7,5 = 22,5 kN
ΣFx = 0: Ax = 25 kN
Mazgas C
Ritininė atrama duoda tik vertikaliąją reakciją, todėl mazge C yra tik dvi nežinomos strypų jėgos. Tarkite, kad abu tempiami.
sin γ = 3/3,162 = 0,9487, cos γ = 1/3,162 = 0,3162
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 = 19000 N, a = 4500 mm, b = 1500 mm, L = 6000 mm
EI = 9,24 × 10¹¹ N·mm²
Įlinkis po apkrova
δP = Pa²b²/(3EIL) = 19000·4500²·1500²/(3·9,24 × 10¹¹·6000) = 52,05 mm
Atsakymas
δP = 52,05 mm
8.Sijos įlinkis
Atsakymas: δmax = 5,849 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 = 16000 N, w = 10 N/mm, L = 2500 mm, EI = 1,76 × 10¹² N·mm²
Kiekviena apkrova atskirai
δP = PL³/(48EI) = 16000·2500³/(48·1,76 × 10¹²) = 2,959 mm
δw = 5wL⁴/(384EI) = 5·10·2500⁴/(384·1,76 × 10¹²) = 2,89 mm
Sudėkite
δmax = 2,959 + 2,89 = 5,849 mm
Atsakymas
δmax = 5,849 mm
9.Kolonų klupimas
Atsakymas: Pcr = 27,56 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.
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 = 2·45000 = 90000 N
KL = 2·2000 = 4000 mm
Išreiškite skersmenį
d = (64·n·P·(KL)²/(π³E))^(1/4) = (64·90000·4000²/(π³·200000))^(1/4) = 62,09 mm
Atsakymas
d = 62,09 mm
Patikra: liaunis KL/r yra 257,7, todėl kolona liauna ir Oilerio formulė galioja.