MIESIĘCZNIK POŚWIĘCONY ZAGADNIENIOM TECHNIK! I ARCHITEKTURY 70-LECIE KRAKOWSKIEGO IOW. TECHNICZNEGO

Podobne dokumenty
2. Pręt skręcany o przekroju kołowym

Linie wpływu w belce statycznie niewyznaczalnej

Liczba godzin Liczba tygodni w tygodniu w semestrze

Podstawowe przypadki (stany) obciążenia elementów : 1. Rozciąganie lub ściskanie 2. Zginanie 3. Skręcanie 4. Ścinanie

LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI. ĆWICZENIE NR 1 Drgania układów mechanicznych

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

Dr inż. Janusz Dębiński

Obliczanie sił wewnętrznych w powłokach zbiorników osiowo symetrycznych

ĆWICZENIE 7 Wykresy sił przekrojowych w ustrojach złożonych USTROJE ZŁOŻONE. A) o trzech reakcjach podporowych N=3

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH. Doświadczalne sprawdzenie zasady superpozycji

2kN/m Zgodnie z wyznaczonym zadaniem przed rozpoczęciem obliczeń dobieram wstępne przekroje prętów.

Politechnika Białostocka

Olga Kopacz, Adam Łodygowski, Krzysztof Tymber, Michał Płotkowiak, Wojciech Pawłowski Poznań 2002/2003 MECHANIKA BUDOWLI 1

PODSTAWY STATYKI BUDOWLI POJĘCIA PODSTAWOWE

1. METODA PRZEMIESZCZEŃ

Zginanie proste belek

7. ELEMENTY PŁYTOWE. gdzie [N] oznacza przyjmowane funkcje kształtu, zdefinować odkształcenia i naprężenia: zdefiniować macierz sztywności:

Podpory sprężyste (podatne), mogą ulegać skróceniu lub wydłużeniu pod wpływem działających sił. Przemieszczenia występujące w tych podporach są

Ścinanie i skręcanie. dr hab. inż. Tadeusz Chyży

5. METODA PRZEMIESZCZEŃ - PRZYKŁAD LICZBOWY

SKRĘCANIE WAŁÓW OKRĄGŁYCH

ZGINANIE PŁASKIE BELEK PROSTYCH

MECHANIKA 2. Drgania punktu materialnego. Wykład Nr 8. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

BELKI GERBERA WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW. n s = R P 3 gdzie: - R liczba reakcji, - P liczba przegubów, - 3 liczba równań równowagi na płaszczyźnie.

Mechanika teoretyczna

Spis treści Rozdział I. Membrany izotropowe Rozdział II. Swobodne skręcanie izotropowych prętów pryzmatycznych oraz analogia membranowa

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 2

BADANIE PODŁUŻNYCH FAL DŹWIĘKOWYCH W PRĘTACH

Część ZADANIA - POWTÓRKA ZADANIA - POWTÓRKA. Zadanie 1

RÓWNAŃ RÓŻNICZKOWYCH LINIOWYCH

Treść ćwiczenia T6: Wyznaczanie sił wewnętrznych w belkach

6. WYZNACZANIE LINII UGIĘCIA W UKŁADACH PRĘTOWYCH

Wykład 3 Równania rózniczkowe cd

PROJEKT NR PROJEKT NR 3 OBLICZANIE SIŁ WEWNĘTRZNYCH W POWŁOKACH ZBIORNIKÓW OSIOWO SYMETRYCZNYCH

Rozwiązywanie ramy statyczne niewyznaczalnej Metodą Sił

Materiały pomocnicze do wykładów z wytrzymałości materiałów 1 i 2 (299 stron)

8. ANALIZA KINEMATYCZNA I STATYCZNA USTROJÓW PRĘTOWYCH

Sił Si y y w ewnętrzne (1)(1 Mamy my bry r łę y łę mate t r e iralną obc ob iążon ż ą u kła k de d m e si m ł si ł

2. Charakterystyki geometryczne przekroju

Uwaga: Linie wpływu w trzech prętach.

NOŚNOŚĆ GRANICZNA

WIADOMOŚCI WSTĘPNE, PRACA SIŁ NA PRZEMIESZCZENIACH

ĆWICZENIE 1. (8.10) Rozciąganie statycznie wyznaczalne, pręty o skokowo zmiennym przekroju, kratownice, Obciążenia termiczne.

9.0. Wspornik podtrzymujący schody górne płytowe

Z1/1. ANALIZA BELEK ZADANIE 1

Zadanie 3. Belki statycznie wyznaczalne. Dla belek statycznie wyznaczalnych przedstawionych. na rysunkach rys.a, rys.b, wyznaczyć:

Konstrukcje betonowe Wykład, cz. II

WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA PRZEZ ZGINANIE

Nieliniowości fizyczne Część 2 : Nieliniowość sprężysta. Teoria nośności granicznej

15. Przedmiot: WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW Kierunek: Mechatronika Specjalność: Elektroautomatyka okrętowa Rozkład zajęć w czasie studiów Liczba godzin

ARCHIWUM MECHANIKI STOSOWANEJ. Tom I. Zeszyt

PROJEKT NR 2 STATECZNOŚĆ RAM WERSJA KOMPUTEROWA

PŁYTY OPIS W UKŁADZIE KARTEZJAŃSKIM Charakterystyczne wielkości i równania

PŁYTY OPIS W UKŁADZIE KARTEZJAŃSKIM Charakterystyczne wielkości i równania

8. WIADOMOŚCI WSTĘPNE

MECHANIKA I WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW - OBLICZANIE SIŁ WEWNĘTRZNYCH W BELKACH

Wstęp. Numeryczne Modelowanie Układów Ciągłych Podstawy Metody Elementów Skończonych. Warunki brzegowe. Elementy

MECHANIKA OGÓLNA wykład 4

gruparectan.pl 1. Metor Strona:1 Dla danego układu wyznaczyć MTN metodą przemieszczeń Rys. Schemat układu Współrzędne węzłów:

Przykłady (twierdzenie A. Castigliano)

Wprowadzenie do WK1 Stan naprężenia

Statyka płynów - zadania

Wykład FIZYKA I. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak. Katedra Optyki i Fotoniki Wydział Podstawowych Problemów Techniki Politechnika Wrocławska

OBLICZANIE SIŁ WEWNĘTRZNYCH W POWŁOKACH ZBIORNIKÓW OSIOWO SYMETRYCZNYCH

dr inż. Paweł Szeptyński materiały pomocnicze do przedmiotu MECHANIKA TEORETYCZNA DYNAMIKA - ZADANIA

[ P ] T PODSTAWY I ZASTOSOWANIA INŻYNIERSKIE MES. [ u v u v u v ] T. wykład 4. Element trójkątny płaski stan (naprężenia lub odkształcenia)

Równa Równ n a i n e i ru r ch u u ch u po tor t ze (równanie drogi) Prędkoś ędkoś w ru r ch u u ch pros pr t os ol t i ol n i io i wym

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu MECHANIKA I BUDOWA MASZYN Studia pierwszego stopnia

Rama statycznie wyznaczalna

Karta (sylabus) przedmiotu Mechanika i Budowa Maszyn Studia I stopnia o profilu: A P

Defi f nicja n aprę r żeń

Zadanie: Narysuj wykres sił normalnych dla zadanej kratownicy i policz przemieszczenie poziome węzła G. Zadanie rozwiąż metodą sił.

DRGANIA WŁASNE RAM OBLICZANIE CZĘSTOŚCI KOŁOWYCH DRGAŃ WŁASNYCH

Laboratorium Dynamiki Maszyn

TOM III ZESZYT 2. MSCHAKrKI BUDOWLI POLlTKCHNIia GDAŃSK 1951

E. Belki bezprzekątniowe. napisał. śp. dr inż. Stefan. Omówimy tu wyłącznie belki bezprzekątniowe równolegle

3. METODA PRZEMIESZCZEŃ - ZASADY OGÓLNE

Siły wewnętrzne - związki różniczkowe

7.0. Fundament pod słupami od stropu nad piwnicą. Rzut fundamentu. Wymiary:

{H B= 6 kn. Przykład 1. Dana jest belka: Podać wykresy NTM.

Analiza Matematyczna MAEW101 MAP1067

Fizyka 12. Janusz Andrzejewski

IX. Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych. 1. Funkcja dwóch i trzech zmiennych - pojęcia podstawowe. - funkcja dwóch zmiennych,

8. PODSTAWY ANALIZY NIELINIOWEJ

Metoda rozdzielania zmiennych

Z1/7. ANALIZA RAM PŁASKICH ZADANIE 3

Matematyka 2. Równania różniczkowe zwyczajne rzędu drugiego

Al.Politechniki 6, Łódź, Poland, Tel/Fax (48) (42) Mechanika Budowli. Inżynieria Środowiska, sem. III

MECHANIKA 2. Wykład Nr 3 KINEMATYKA. Temat RUCH PŁASKI BRYŁY MATERIALNEJ. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Równania różniczkowe cząstkowe drugiego rzędu

TENSOMETRIA ZARYS TEORETYCZNY

10.1 Płyta wspornikowa schodów górnych wspornikowych w płaszczyźnie prostopadłej.

Wykład Matematyka A, I rok, egzamin ustny w sem. letnim r. ak. 2002/2003. Każdy zdający losuje jedno pytanie teoretyczne i jedno praktyczne.

Elementy dynamiki mechanizmów

5.1. Kratownice płaskie

Drgania wymuszone - wahadło Pohla

1 Równania różniczkowe zwyczajne o rozdzielonych zmiennych

PYTANIA KONTROLNE STAN NAPRĘŻENIA, ODKSZTAŁCENIA PRAWO HOOKE A

Wyboczenie ściskanego pręta

Transkrypt:

' ; ; - ' '. ' CZASOPISMO TECHNICZNE MIESIĘCZNIK POŚWIĘCONY ZAGADNIENIOM TECHNIK! I ARCHITEKTURY Rok 60 Kraków, Marzec Kwiecień 1947 Nr. 3 4 70-LECIE KRAKOWSKIEGO IOW. TECHNICZNEGO 60-LECIĘ- CZASOPISMA TECHNICZNEGO" "i PÓŁDZIELNIA i-."' 1 '! ' Wiir»TiKmiiiTmTTłlti i it iiijmn i iiinitjiutttu unii i» a11 II u i n ni u» n 11 ń IM r n mm1111 u i i?tnn n ittuiiłit'i) nni i itiaiiifiił^il r^iii i lili hit 11 tio uututttłłuhhil i INŻYNIERSK SP. Z ODP. UDZIAŁAMI W KRAKOWIE, UL. PILSUDSKIEGO 6 O D DZł ił Ys W RZESZOWIE, TARNOWIE, KRAKOWIE, ZAKOPANEM, KATOWICACH, GLIWICACH, WROCŁAWIU, 6YDG0SZĆZY, POZNANIU, GDAŃSK - GDYNIA W SOPOT, ; 'A-, i,;; SŁUPSKU I SZCZECINIE, EOBÓY BUDOWLANYCH, DROGOWYCH, KOLEjOWYCHj WODNYCH;..'I SEOP^CYJNyC^'. WDESTIMCZYCH, POKfAROWYĆH,' OSOBNY DZIAŁ PRÓJ p$v; :"" L,; * _*; ~,':."."_ ^ -

Nr 3-4 CZASOPISMO TECHNICZNE 53 Dr. inż. WITOLD NOWACKI Referat zgłoszony na Zjazd Naukowy P. Z. I. B. Sekcja techniczna: Zagadnienia naukowo-konstrukcyjne. (Konferencja statyków-konstruktorów). ZASTOSOWANIE METODY ODKSZTAŁCEŃ DO BŁON OBROTOWYCH PRZY OBCIĄŻENIU OBROTOWO- SYMETRYCZNYM Zastosowanie metody odkształceń do błon obrotowych przy obciążeniu obrotowo-symetrycznym. Przy łączeniu błon obrotowych obciążonych w sposób obrotowo-symetryczny w jedną całość postępujemy analogicznie jak przy wyznaczaniu stanu naprężeń układów ramowych. Wyznaczymy odkształconą każdego elementu błonowego oddzielnie, wyrażając przesunięcia i obroty skrajnych przekrojów jako linjowe funkcje momentów zginających i sił tnących tych przekrojów. Odpowiadającą ilości niewiadomych ilość równań warunkowych otrzymujemy z warunków ciągłości odkształconej w węzłach. I tak np. dla błony walcowej w dolnej krawędzi zupełnie utwierdzonej otrzymujemy 2 równania warunkowe : tp 10 = 0 W dalszym ciągu rozważań ograniczymy się jedynie do błony walcowej połączonej z pierścieniem lub płytą kołową. Metodę objaśnioną na przyrys. 2. a b 1 4 r \/ 2 3 ~" > a kładzie błony walcowej rozwinąć można bez trudu na inne typy błon*). b * A. Błona walcowa. Stan naprężeń błony walcowej, obciążonej w sposób obrotowo-symetryczny określony jest wielkościami: N, Na, Q x x,!vl Stan obciążeń określają wielkości: #w» fję/mrr rys. 1, Dla przykładu rys. 2 naliczymy 10 niewiadomych sił przekroju. Jeśliby jednak jako nadliczbowe przyjąć wielkoś i geometryczne (kąty i przesunięcia węzłów), to ilość nadliczbowych spada do dwóch (cp a, &J. Wielkości te wyznaczymy z warunków statycznych, ze zrównoważenia węzła a: 2) M = 0, SR a = 0. Gdyby pominąć wpływ wydłużenia płyty a 3 a, jedyną nadliczbową pozostaje wielkość cp,. Należy zatym dla każdego układu błonowego zbadać stopień statycznej i geometrycznej niewyznaczalności ltozwiązywać układ metodą sił lub odkształceń. Przy większej ilości węzłów i przy większej ilości elementów błonowych zbiegających się w węźłe stosować będziemy metodę odkształceń. N-, *) Autor opracował rozwinięcie metody, na błony sferyczne i stożkowe.

54 CZASOPISMO TECHNICZNE Nr 3-4 Z równowagi wyciętego elementu błonowego dx ds uzyskamy: i) T ^ + P.-O Oznaczając przez c wielkość a przez X stosunek -i przekształcimy równanie (A) do postaci: Y 3), Qx = 0 d 4 w + 4 w = _U_ / _N,_ + \ N x = i p x d x + Ci... (Ai) Stan odkształceń (e x, e a, k x, k u ) i przesunięć (u, v, w,) charakteryzują następujące związki: du w. d 2 w g == g == k = a dx ' r ' dx 2 ' albo w innej postaci: ka = 0, r = 0. (a) w = W(Xc) + Ui cos Xc CosXc + U2 cos Xc Sin Xc + Eliminujemy Q x z równań 2) i 3): Rozwiązanie równania ( Ai) io = W(Xc) + C i e s daje: cos Xc + C i e sin X ę + + U3 sin Xc Cos Xc + U4 sin Xc Sin Xc... (As) d 2 M * ^L p = 0...(4) + + x r d x Całkowanie równania 1) daje N, p, d x + Ci... (5) Między stanem naprężeń i odkształceń istnieją następujące związki N x = D ( 6 X + p. Ba ), Na = D (Sa + p- B x ), przyczyni Eh dm dx ' Ma = p- M x Eh 3 Podstawiając do powyższych równań związki (a) otrzymujemy: du w \, / du k ^ ^ ) ND^,d 2 w 'dx 2 = -B d3 w dx 3 Wstawiając powyższe wartości do równań (4) ' W (Xc) rozwiązanie szczególne równania różniczkowego niejednorodnego (Ai) jest funkcją jedynie obciążenia zewnętrznego p t, p z. Dla stanu płytowego naprężeń otrzymuje się te same (lub mało odbiegające) wartości W (Xc) co dla stanu błonowego naprężeń. Zajmijmy się wyznaczeniem odkształconej w zależności od geometrycznych wartości brzegowych (W X c) = 0. Warunki brzegowe : dla dl a c = ii = 2B L 2 = 1 Sk = Ui cosx CosX + U2 cosx SinX + U3sinXCosX + U4sinXSinX OD, C = l Mit = y-(ui sinxsinx + + U2 sin X Cos X U3 cos X Sin X U4 cosx Sin X) x 'ML (b) i eliminując -j dochodzimy do równania różniczkowego zwykłego, linjowego 4-go rzędu N x = - I p x dx + Ci, B 3(1 - h 2 r 2 Stan przesunięć określony będzie równaniami:...(a) u, = e, d x + C 2, v = 0, w = re«dalej różniczkując 1 dw L d(xc) c = < rys. 4. w(c) otrzymamy

Nr 3-4 CZASOPISMO TECHNICZNE 55 J L _dw_ L d(xc) e _.i" L sin X Sin X) + U2 (cos X Cos X sin X Sin X) + + LJ3 (sinx Sin X + cos Cos X) + Ui(sinX Cos X + m(x) = X 3 Cos X sin x + cos X Sin X ' ' Sin 2 X - Cos X cos X + sin X cos X Sin 2 x sin 2 X Podobnie ustawiamy równania transformacyjne + cos X Sin X) \. dla przypadków szczególnych przegubu w I lub K, wreszcie dla przekrojów swobodnych w 1 i K, Zmniejszający się człon funkcji w (równ. A 2 ) Wstawiając do powyższych związków Ul... U4 j es t drganiem okresowo-tłumionym o dekrement otrzymane z rozwiązania układu równań (b) i po- logarytmicznym a, Amplitudy w(>--) i ich porządkując równanie względem Mi, M k znaj- chodne zmniejszają się z każdą połówką fali dziemy: gdzie c(x) = X Mi = ]i [c(x)cpi + s(x)cp k ] = p.'[r(x)s k - t(x)8, ] M k =- ł i[s(x)c P, +c(x)t Pk ] + Sin X Cos X sin X ĆOS X Sin 2 X sin 2 X s(x) = X (B) 2B Cos X sin X cos X Sin X Sin 2 X sin 2 X 1 "I 1 u " v! l 0 = -7 = Jt L o wartość e czyli ~ _ poprzednie] amplitudy. Amplitudy zmniejszają tymbardziej, im większe jest się A, albo im mniejsze jest L. Dlatego przy A = -y- > 7 można u- ważać błonę jako nieskończenie długą w jednym kierunku C3 > 0, d * 0. W tym wypadku Mi = (D) t(x) Sin 2 X + sin 2 X Sin 2 X sin 2 X R x = p.'a 2 c Pl _2p."A,.. 2 sin X Sin X r (X) =.2 g Sin 2 X sin in 2 X Wzory (B) nazywamy wzorami transformacyjnymi problemu. Z równań Ri = _B_ d 3 w L 3 d(^) 3 B d 3 w d(x s ) 3 5 = 1 znajdziemy Ri = p.'[t(x)cp I + r(x(cp k ] + + p." [ n (X)S k - m(a)8, ] l<pi + t(x)<p k ] p-"[m(x)s k n(k)8i (c) OO % My. rys. 5. Jedynie dla niskich błon walcowych, gdzie stosunek -~- waha się koło jedności, należy lcorzystać ze wzorów transformacyjnych B i C, przeciwnie ze wzorów D. Superpozycja obciążenia zewnętrznego i wpływu wartości geometrycznych brzegowych daje w wypadku wzoru A = -y- < 7 M. = M?+ł*[e(A)<p I + s(a)<pj ii'[r(a)8 k -t(a)8 I ] M k = M k p-[ s (A) cpi + c(a)cp k ] + p.'[t(a)8 k r(a)8il R, - R? - ix'[t(a)<pi + r(a)(p_] + 11" [n (A) 8 fc m (A) 81 ] (E) R_ = R? + łx* [r (A) <pi + t (A) cp k ] - p." [m(a) S k n (A) 8, ] Tutaj M?, Mt, R?, Rk są brzegowymi war- Wartości te dla najrozmaitszych typów obciążeń tościami statycznymi układu podstawowego geo- nie trudno znanymi metodami wyznaczyć, metrycznie wyznaczalnego (fi = <p k = 61 = 8 k = 0)

CZASOPISMO TECHNICZNE Nr 3 4 B. Płyta kołowa element często łączony z błoną walcową jako przepona lub zamknięcie albo dno zbiornika. Dla stanu obciążeń p = const. i przy obrocie brzegu płyty o kąt <pi uzyskamy Mi, = pr2 (w kierunku r ) N N Ed3 12(1 - pr 3, N 5~ P- +?I Jeżeli błona posiada grubość stałą, natomiast obciążenie jest funkcją nieciągłą, to miejsce nieciągłości traktujemy jako węzeł i dla takiego węzła wypisujemy równania (F). Znaczne uproszczenie otrzymamy wtedy, g - dy dla każdej błony walcowej A > 7. Wpływ brzegowych wartości statycznych węzłów (k 1) i (k + 1) może być pominięty i dla każdego węzła otrzymamy układ dwóch równań o jedynie dwóch nadliczbowych. W wypadku obciążenia (rys. 8) pozostaje w każdym węźle nadliczbowa 8. t tjil i t M!it t t t tjjlt I i i! li i u i'jn 11 liii 11 rys. 6. (w kierunku stycznym). Ri r = -^-. rys. 8. C. Pierścień kołowy przyjmujemy jako dostatecznie wielki, tak, że przenosić będz.e jedynie siły osiowe. Przy skróceniu średnicy pierścienia o wartość 2 8i znajdziemy: Ri = j- 81 A = przekrój pierścienia. Rbo + Rba + R pierścienia ~ 0 8. = a b =.. - 0 Ł^ picrsc. Stąd R rys. 7.. D. Równania warunkowe metody odkształceń. Zajmijmy się najpierw prostym wypadkiem błony cylindrycznej składającej się z kilku walców o różnej grubości. Obciążenie niech będzie rozłożone w sposób ciągły w obrębie walca o stałej grubości. W każdym węźle k wystąpią dwie nadliczbowe ('f, 5). Z równowagi wyciętego węzła k otrzymamy dwa równania: M k(k 1) M k(k 0,...(F). Wyrażając momenty i reakcje przywezłowe przez geometryczne wartości brzegowe przy pomocy wzorów transformacyjnych (F) otrzymamy dla każdego węzła układ dwóch niejednokrotnych równań liniowych. Ilość równań odpowiada ilości nadliczbowych. Dla 0, 0, R 2r=>9.0 Zrównoważenie węzła + M 1 płyty ~ MiA = 0 Przypadek zbiegania się błon walcowych i płyty w jednym węźle objaśnia rys. 9. Jedyna nadliczrys. 9. bowa (przy pominięciu wydłużenia płyty) to kąt

Nr 3-4 CZASOPISMO TECHNICZNE 57 Ale Mi P - M, C P Stąd MI B - N -(M 1, + MJ > >) p. b A b + (l + (a) "6,-0, Mi A =0-1) = 2 685 tm/m ; M, p = - 2 - = - 22 79 Stąd cp i = 13 95,/p, x, a MIB = 6,985 tm/m, Mi p = 20,397 t/mm, RIA = 13,61 tm/m. tm/m z równań (a) M ia == 13 95 tm/m Rm = 12»28 tm/m, Dla górnej komory przy wyznaczeniu wartości Ui... U4 z równ. (b) otrzymamy następujące równania: Moment gnący: -9,166e " 3.874e~ >c sin Ac\ Siła tnąca: ~A3,04e~^ 2LB V cosac 5,292e- >c sin Ek w. - - 0,1166 10 6 w 18 Poniżej podano wykresy wielkości W, ry». 10. Odkształcona: W» = -jjg- [o,1744 (A c) - - 1,936 + 1,937 e ~ Xs cos Ac + 4,583 e~ x «sin Ac