Część 1 2. PRACA SIŁ WEWNĘTRZNYCH 1 2. PRACA SIŁ WEWNĘTRZNYCH Wstęp

Podobne dokumenty
MECHANIKA BUDOWLI 2 PRACA SIŁ WEWNĘTRZNYCH W PRĘTACH

Przykład 6.3. Uogólnione prawo Hooke a

2. ELEMENTY TEORII PRĘTÓW SILNIE ZAKRZYWIONYCH (Opracowano na podstawie [9, 11, 13, 34, 51])

KONWENCJA ZNAKOWANIA MOMENTÓW I WZÓR NA NAPRĘŻENIA

Zginanie Proste Równomierne Belki

Zginanie ukośne LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW. Katedra Wytrzymałości Materiałów i Metod Komputerowych Mechaniki

Projekt: Data: Pozycja: A ch = 0,5 20, ,40 = 5091,1 cm 4

Adam Bodnar: Wytrzymałość Materiałów. Ukośne zginanie 13. UKOŚNE ZGINANIE

Pręt nr 2 N 3,1416² ,1. Wyniki wymiarowania stali wg PN-EN 1993 (Stal1993_2d v. 1.3 licencja) Zadanie: P_OFFER Przekrój: 8 - Złożony

Adam Bodnar: Wytrzymałość Materiałów. Proste zginanie

ANALIZA KONSTRUKCJI POWŁOKOWEJ. CIENKOŚCIENNY ZBIORNIK CIŚNIENIOWY

Przykład 3.7. Naprężenia styczne przy zginaniu belki cienkościennej.

Belki zespolone 1. z E 1, A 1

Podstawy wytrzymałości materiałów

J. Szantyr - Wykład 4 Napór hydrostatyczny Napór hydrostatyczny na ściany płaskie

CRITERIA OF THE FORMATION OF THE MOST CONVENIENT LOAD-BEARING STRUCTURE IN THE BASIC LOAD STATE: TENSION AND BENDING

Praca siły wewnętrznej - normalnej

Podstawy wytrzymałości materiałów

1. Zestawienie obciążeń

2.1. ZGINANIE POPRZECZNE

Podstawy wytrzymałości materiałów

WYZNACZANIE MODUŁU SZTYWNOŚCI METODĄ DYNAMICZNĄ GAUSSA

pionowe od kół suwnic, zgodnie z warunków równowagi statecznej (rys. 6.4) dla

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

1. REDUKCJA DOWOLNYCH UKŁADÓW SIŁ. Redukcja płaskiego układu sił

Złożone działanie sił wewnętrznych w prętach prostych

Podstawy Konstrukcji Maszyn

cz.2 Dr inż. Zbigniew Szklarski Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok.321

Strukturalne elementy symetrii. Krystalograficzne grupy przestrzenne.

Rozwiązywanie belek prostych i przegubowych wyznaczanie reakcji i wykresów sił przekrojowych 6

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

Belki złożone i zespolone

σ x σ y σ z σ z, Adam Bodnar: Wytrzymałość Materiałów. Równania fizyczne.

Przestrzeń liniowa R n.

PRAWA ZACHOWANIA Prawa zachowania najbardziej fundamentalne prawa:

Wyznaczanie środka ścinania w prętach o przekrojach niesymetrycznych

Środek ciężkości bryły jednorodnej

3. WSPÓŁCZYNNIK ŚCINANIA (KOREKCYJNY)

2. Pręt skręcany o przekroju kołowym

Geometria analityczna w przestrzeni. Kierunek. Długość. Zwrot

Fale skrętne w pręcie

TEMAT: Próba statyczna rozciągania metali. Obowiązująca norma: PN-EN :2002(U) Zalecana norma: PN-91/H lub PN-EN AC1

Pochodna kierunkowa i gradient Równania parametryczne prostej przechodzącej przez punkt i skierowanej wzdłuż jednostkowego wektora mają postać:

LABORATORIUM MECHANIKI EKSPERYMENTALNEJ. Instrukcja do ćwiczenia

Rozwiązywanie ram płaskich wyznaczanie reakcji i wykresów sił przekrojowych 7

napór cieczy - wypadkowy ( hydrostatyczny )

Badania zginanych belek

Rozwiązywanie belek prostych i przegubowych wyznaczanie reakcji i wykresów sił przekrojowych 4-5

ANALIZA STANU NAPRĘŻEŃ

I. Rachunek wektorowy i jego zastosowanie w fizyce.

Rozciąganie i ściskanie prętów naprężenia normalne, przemieszczenia 2

Postać Jordana macierzy

J. Szantyr - Wykład 7 Ruch ogólny elementu płynu

Wyznaczanie ruchliwości i koncentracji nośników prądu w półprzewodnikach metodą efektu Halla

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Wytrzymałość Konstrukcji I - MEiL część II egzaminu. 1. Omówić wykresy rozciągania typowych materiałów. Podać charakterystyczne punkty wykresów.

Przykład: Belka swobodnie podparta bez stęŝeń bocznych

Przykład 7.3. Belka jednoprzęsłowa z dwoma wspornikami

ODKSZTAŁCENIE PLASTYCZNE MATERIAŁÓW IZOTROPOWYCH. Opis dla ośrodka ciągłego

Ścinanie i skręcanie. dr hab. inż. Tadeusz Chyży

) q przyłożona jest w punkcie o współrzędnej x = x + x. Przykład Łuk trójprzegubowy.

POTENCJALNE POLE SIŁ. ,F z 2 V. x = x y, F y. , F x z F z. y F y

W siła działająca na bryłę zredukowana do środka masy ( = 0

Przykład 3.1. Projektowanie przekroju zginanego

[L] Rysunek Łuk wolnopodparty, paraboliczny wymiary, obciążenie, oznaczenia.

Strukturalne elementy symetrii. Krystalograficzne grupy przestrzenne.

Równoważne układy sił

Pręty silnie zakrzywione 1

Przykład: Analiza spręŝysta jednonawowej ramy portalowej wykonanej z blachownic

WYTRZYMAŁOŚĆ ZŁOŻONA

Document: Exercise-03-manual /12/ :54--- page 1 of 8 INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 3. Optymalizacja wielowarstwowych płyt laminowanych

Przykład: Nośność na wyboczenie słupa przegubowego z stęŝeniami pośrednimi

Funkcje wielu zmiennych

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2014/15

MES W ANALIZIE SPRĘŻYSTEJ UKŁADÓW PRĘTOWYCH

Katedra Geotechniki i Budownictwa Drogowego. WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH Uniwersytet Warmińsko-Mazurski

3. Metody rozwiązywania zagadnień polowych

STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA

Fale skrętne w pręcie

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2015/16

P K. Położenie punktu na powierzchni kuli określamy w tym układzie poprzez podanie dwóch kątów (, ).

Wytrzymałość Materiałów

,..., u x n. , 2 u x 2 1

MECHANIKA BUDOWLI. Architektura sem. II letni Wykład VII. dr inż. Marek BARTOSZEK. KTKB p.126 WB

x od położenia równowagi

Liczba godzin Liczba tygodni w tygodniu w semestrze

CIENKOŚCIENNE KONSTRUKCJE METALOWE

Przykłady (twierdzenie A. Castigliano)

DryLin T System prowadnic liniowych

Mechanika teoretyczna

MECHANIKA PRĘTÓW CIENKOŚCIENNYCH

Wyboczenie ściskanego pręta

Adam Bodnar: Wytrzymałość Materiałów. Hipotezy wytężeniowe.

Przykład Łuk ze ściągiem, obciążenie styczne. D A

7. Obciążenia ekwiwalentne dla elementu prętowego

Siła ciężkości. Siła ciężkości jest to siła grawitacyjna wynikająca z oddziaływania na siebie dwóch ciał. Jej wartość obliczamy z zależności

ROZCIĄGANIE I ŚCISKANIE OSIOWE. Pojęcia podstawowe. Zasada de Saint Venanta

Wytrzymałość Materiałów

UTRATA STATECZNOŚCI. O charakterze układu decyduje wielkośćobciążenia. powrót do pierwotnego położenia. stabilnego do stanu niestabilnego.

Naprężenia styczne i kąty obrotu

Transkrypt:

Cęść 1. PRC SIŁ WEWNĘTRZNYCH 1.. PRC SIŁ WEWNĘTRZNYCH.1. Wstęp Na wstępie prpomnijm, że gd premiescenie danego eementu jest funkcją diałającej nań sił Δ = f(p), to praca sił na tm premiesceniu jest równa: L= 1 P (.1) W prekroju pręta obciążonego siłami ewnętrnmi wstępują naprężenia normane σ, o rokładie jak na poniżsch wkresach. σ1 σn σg x hg = + x hd σ σn σd (σ) (σn) naprężenia stałe (σm) naprężenia mienne na wsokości prekroju Rs..1. Naprężenia normane w prekroju pręta obciążonego siłami ewnętrnmi Pocniono ałożenia dotcące pręta: materiał pręta jest jednorodn, iotropow, pręt jest prmatcn (prostoiniow o stałm prekroju), rokład materiału w pręcie jest ciągł. Zgodnie asadą superpocji skutków możem stwierdić, że wkres naprężeń normanch σ jest sumą dwóch składowch: σ N naprężenia normanego od sił podłużnej i σ M naprężenia normanego od momentów ginającch. Układam proporcje: h g g = d d = h g g 1 = N g = N d

Cęść 1. PRC SIŁ WEWNĘTRZNYCH 1 = d g 1 = h g g = g g 1 h g którch otrmujem wor: g =h g 1 h g d = 1 h g N = 1 d = 1 h g 1 h g = 1 h g h g.. Praca sił normanch Siła normana (podłużna) N, to agebraicna suma rutów wsstkich sił diałającch po jednej stronie prekroju na kierunek osi pręta. Znakowanie sił normanej siłę normaną prjmujem jako dodatnią (N>0), wted gd powoduje ona rociąganie pręta. N > 0 N < 0 rociąganie ściskanie Rs... Zasada nakowania sił normanch Diałanie sił podłużnej w pręcie powoduje powstanie w dowonm prekroju prostopadłm do osi pręta, dostatecnie odegłm od punktu prłożenia sił (asada de Saint-Venanta) naprężeń normanch. Tak więc siła normana N, to inacej suma naprężeń normanch na powierchni całego prekroju: N = N d (.)

Cęść 1. PRC SIŁ WEWNĘTRZNYCH 3 N σn - naprężenia równomiernie rołożone Rs..3. Rokład naprężeń w pręcie rociąganm Ponieważ σ N jest stałe na powierchni całego prekroju, to: N = N d= N (.3) N = N (.4) Skutkiem diałania sił normanej jest odkstałcenie pręta, prejawiające się w premiesceniu prekrojów wdłuż kierunku diałania sił. Prekroje pręta po odkstałceniu poostają płaskie i prostopadłe do jego osi. Jeżei wtniem mśowo odcinek pręta o długości (dx), to pod wpłwem diałania sił N wdłuż się on o odcinek Δ. Zaeżność ficną pomięd odkstałceniem ε i naprężeniem σ ostała sformułowana pre Hooke'a odkstałcenie jest wprost proporcjonane do naprężenia, które je spowodowało: = 1 (.5) E gdie E to moduł Younga. Poa tm odkstałcenie pręta jest równe wdłużeniu wgędnemu (prrost długości Δ do długości ): = (.6) Korstając aeżności (.4) i (.6) ora prawa Hooke'a można apisać: N = N =E N N =E

Cęść 1. PRC SIŁ WEWNĘTRZNYCH 4 N =E = N (.7) E Praca sił normanej w prekroju (cęść prac wkonanej na odcinku ): dl N = 1 N = 1 N N E =1 N (.8) E Całkowita praca L N sił normanej w pręcie o długości : L N = 1 0 N (.9) E pr dowonm rokładie sił normanch, gd N jest funkcją długości: L N = 1 0 N x dx (.10) E.3. Praca momentów ginającch Moment ginając w dowonm prekroju pręta jest równ sumie momentów od wsstkich sił diałającch na cęść pręta oddieoną tm prekrojem, poiconch wgędem środka tego prekroju. M = M d (.11) Moment ginające nakuje się umownie: moment prjmujem jako dodatni, gd rociąga done włókna. M > 0 M < 0 Rs..5. Zasada nakowania momentów ginającch

Cęść 1. PRC SIŁ WEWNĘTRZNYCH 5 M d x σm Rs..6. Moment ginając i naprężenia w prekroju pręta Mówim, że pręt jest poddawan cstemu ginaniu, gd prekroje donają tko obrotów (prawo płaskich prekrojów), a włókna pręta eżące na osi ciężkości nie uegają wdłużeniu. Naprężenia powstałe od momentu ginającego powodują ściskanie cęści włókien i rociąganie poostałch. σg - ściskanie h hg hd σ M x σd - rociąganie Rs..7. Naprężenia w pręcie ginanm Korstając aeżności geometrcnch (twierdenie Taesa) otrmujem: d = = d (.1) atem możem apisać: M = d d (.13) daej po włąceniu stałch pred nak całkowania:

Cęść 1. PRC SIŁ WEWNĘTRZNYCH 6 M = d d, (.14) gdie d to moment bewładności wgędem osi, któr onacam smboem J. Wobec tego: M = d J = J = M J, (.15) Wcinek pręta o długości podega cstemu ginaniu. biegun chwiowego obrotu dφ ρ promień krwin ρ = dφ dφ Δ d Δ d Rs..8. Cste ginanie wcinka pręta Zgodnie rs..8 układam proporcje: d = d d = d = (.16) naogicnie jak w prpadku diałania sił normanej aeżność pomięd odkstałceniem, a wdłużeniem jest następująca: M = = M (.17) Potawiając powżse równanie do aeżności (.16) i korstając prawa Hooke'a M = / E otrmujem wór na mianę kąta pr cstm ginaniu:

Cęść 1. PRC SIŁ WEWNĘTRZNYCH 7 d = M = E d = M E J (.18) Eement prac (wkonan na odcinku ) momentu ginającego diałającego na obrocie wnosi: dl M = 1 1 M d = M (.19) EJ Całkowita praca momentu ginającego w pręcie o długości : L M = 1 0 M EJ (.0) gd moment jest funkcją długości: L M = 1 0 M x EJ dx (.1) Jeżei ρ to promień krwin, a d = M EJ, to na potawie aeżności (.16) otrmuje się: d = 1 = = M EJ (.) gdie χ to odwrotność promienia krwin..4. Praca sił poprecnch Siła poprecna (tnąca) T, to agebraicna suma rutów wsstkich sił diałającch po jednej stronie prekroju, na kierunek prostopadł do osi pręta. Zasada nakowania siłę poprecną prjmujem jako dodatnią, gd obraca ona odciętą pre prekrój ceść pręta w prawo (godnie ruchem wskaówek egara). Innmi słow siła poprecna T x to suma wsstkich naprężeń stcnch τ x na powierchni całego prekroju.

Cęść 1. PRC SIŁ WEWNĘTRZNYCH 8 T x = x d x = T x S J b (.3) b() - serokość prekroju w odegłości od osi obojętnej, J - moment bewładności wgędem osi da całego prekroju, S () - moment statcn cęści prekroju poa współrędną wgędem osi obojętnej, Indeks pierws onaca płascnę, na której diała siła T, natomiast drugi, kierunek jej diałania. x τ x γx dh = ΔT d b() kąt odkstałcenia γx postaciowego Rs..9. Odkstałcenia spowodowane diałaniem sił poprecnej Ropatrujem eementarną (nieskońcenie małą) pracę wkonaną na powierchni sprowadonej do punktu (poe d) i na długości wcinka (dx). Praca tak jak poprednio wkonana jest na długości eementu, jednak tm raem ropatrujem pracę ograniconą do powierchni d, stąd rąd różnicki rośnie. d 3 L T = 1 dt T (.4) uwgędniając = G : d 3 L T = 1 x d x = 1 dt = x d T x S J b T x S J b 1 G d d 3 L T = 1 T =T x T G J S b d po dwukrotnm scałkowaniu po pou :

Cęść 1. PRC SIŁ WEWNĘTRZNYCH 9 dl T = 1 T G S J b d = J S d (.5) b gdie κ to współcnnik ścinania. W nawiąaniu do poprednich rodiałów (praca sił: N i M), pre anaogię wrażenie dlt można interpretować jako pracę sił poprecnej na uśrednionm premiesceniu wwołanm odkstałceniem postaciowm. dl T = 1 T T G = 1 T śr T G = śr G = śr (.6) gdie śr to uśrednione odkstałcenie. Całkowita praca sił tnącch na długości pręta uwgędnieniem współcnnika ścinania: L T = 1 0 T (.7) G gd siła T mienia się na długości pręta: L T = 1 0 T x dx (.8) G.5. Poumowanie praca sił wewnętrnch Prrost prac wwołan pre sił wewnętrne na premiesceniach pre siebie wwołanca wcinka dx wnosi: dl T = 1 F dl T = 1 F dx (.9)

Cęść 1. PRC SIŁ WEWNĘTRZNYCH 10 F - siła uogóniona, Δ - premiescenie uogónione, gdie: δ uogónione odkstałcenie. Δ = δ dx F x = { N x M x T x = dx={ N = N dx M =d = dx T = śr dx (.30) Odkstałcenia: - iniowe = N E - kątowe = M EJ - postaciowe śr = T G Da pręta całkowita praca sił wewnętrnch jest sumą prac wsstkich sił w pręcie: L W = 1 0 M x dx 1 EJ 0 N x E dx 1 0 T x dx (.31) G