Tra r n a s n fo f rm r a m c a ja a na n p a rę r ż ę eń e pomi m ę i d ę zy y uk u ł k a ł d a am a i m i obr b ó r cony n m y i m

Podobne dokumenty
TENSOMETRIA ZARYS TEORETYCZNY

3. PŁASKI STAN NAPRĘŻENIA I ODKSZTAŁCENIA

PYTANIA KONTROLNE STAN NAPRĘŻENIA, ODKSZTAŁCENIA PRAWO HOOKE A

Wprowadzenie do WK1 Stan naprężenia

Przykład 4.2. Sprawdzenie naprężeń normalnych

Dr inż. Janusz Dębiński

Wytrzymałość materiałów

Przykład 4.1. Ściag stalowy. L200x100x cm 10 cm I120. Obliczyć dopuszczalną siłę P rozciagającą ściąg stalowy o przekroju pokazanym na poniższym

Przykład Łuk ze ściągiem, obciążenie styczne. D A

Defi f nicja n aprę r żeń

2. Charakterystyki geometryczne przekroju

7. WYZNACZANIE SIŁ WEWNĘTRZNYCH W BELKACH

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

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

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

2. Pręt skręcany o przekroju kołowym

Przykład 1 Dany jest płaski układ czterech sił leżących w płaszczyźnie Oxy. Obliczyć wektor główny i moment główny tego układu sił.

MECHANIKA PRĘTÓW CIENKOŚCIENNYCH

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

KINEMATYKA I DYNAMIKA CIAŁA STAŁEGO. dr inż. Janusz Zachwieja wykład opracowany na podstawie literatury

Analiza stanu naprężenia - pojęcia podstawowe

Dla danej kratownicy wyznaczyć siły we wszystkich prętach metodą równoważenia węzłów

Integralność konstrukcji w eksploatacji

Zginanie proste belek

2. Charakterystyki geometryczne przekroju

Stan naprężenia. Przykład 1: Tarcza (płaski stan naprężenia) Określić siły masowe oraz obciążenie brzegu tarczy jeśli stan naprężenia wynosi:

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

gruparectan.pl 1. Kratownica 2. Szkic projektu 3. Ustalenie warunku statycznej niewyznaczalności układu Strona:1

Siły wewnętrzne - związki różniczkowe

10 zadań związanych z granicą i pochodną funkcji.

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

Z1/1. ANALIZA BELEK ZADANIE 1

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

1.1 Przegląd wybranych równań i modeli fizycznych. , u x1 x 2

Układy współrzędnych

Funkcja jednej zmiennej - przykładowe rozwiązania 1. Badając przebieg zmienności funkcji postępujemy według poniższego schematu:

Podstawy fizyki wykład 4

Matematyka z el. statystyki, # 4 /Geodezja i kartografia I/

STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA

Mechanika ogólna / Tadeusz Niezgodziński. - Wyd. 1, dodr. 5. Warszawa, Spis treści

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z PRZEDMIOTU: KONSTRUKCJE BUDOWLANE klasa III Podstawa opracowania: PROGRAM NAUCZANIA DLA ZAWODU TECHNIK BUDOWNICTWA

Przykład 7.3. Belka jednoprzęsłowa z dwoma wspornikami

PODSTAWY WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW (POWYM)

Podstawy fizyki wykład 4

Materiały do wykładu na temat Obliczanie sił przekrojowych, naprężeń i zmian geometrycznych prętów rozciąganych iściskanych bez wyboczenia.

w stanie granicznym nośności

Mechanika teoretyczna

Wykład 2. Kinematyka. Podstawowe wielkości opisujące ruch. W tekście tym przedstawię podstawowe pojecia niezbędne do opiosu ruchu:

Mechanika ogólna Wydział Budownictwa Politechniki Wrocławskiej Strona 1. MECHANIKA OGÓLNA - lista zadań 2016/17

3. KINEMATYKA Kinematyka jest częścią mechaniki, która zajmuje się opisem ruchu ciał bez wnikania w jego przyczyny. Oznacza to, że nie interesuje nas

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

1 Pochodne wyższych rzędów

Przepływy laminarne - zadania

Statyka płynów - zadania

ĆWICZENIE 2 WYKRESY sił przekrojowych dla belek prostych

Wytrzymałość Materiałów

Obliczanie długości łuku krzywych. Autorzy: Witold Majdak

1. Silos Strona:1 Dla danego układu wyznaczyć MTN metodą sił Rys. Schemat układu ...

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów studia niestacjonarne I-go stopnia, semestr zimowy

Zadanie 1. Wektor naprężenia. Tensor naprężenia. Zależność wektor-tensor.

Wykłady z Matematyki stosowanej w inżynierii środowiska, II sem. 3. CAŁKA POTRÓJNA

Rozciąganie i ściskanie prętów naprężenia normalne, przemieszczenia 2

Pochodna funkcji jednej zmiennej

WKLĘSŁOŚĆ I WYPUKŁOŚĆ KRZYWEJ. PUNKT PRZEGIĘCIA.

Geometria i łuku (1) Wezg z ło ł w o ia ia punkty po dpa rcia ł a uku; Klucz ( cz zwornik) najw na y jw żs ż zy z punk łuku łu ; klu kl c u z ku;

MECHANIKA 2. Praca, moc, energia. Wykład Nr 11. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Treść ćwiczenia T6: Wyznaczanie sił wewnętrznych w belkach

ĆWICZENIE 3 Wykresy sił przekrojowych dla ram. Zasady graficzne sporządzania wykresów sił przekrojowych dla ram

Wydział Inżynierii Środowiska; kierunek Inż. Środowiska. Lista 2. do kursu Fizyka. Rok. ak. 2012/13 sem. letni

Mechanika teoretyczna

Linie wpływu w belce statycznie niewyznaczalnej

d J m m dt model maszyny prądu stałego

Kubatury Gaussa (całka podwójna po trójkącie)

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

Rysunek Łuk trójprzegubowy, kołowy, obciążony ciężarem własnym na prawym odcinku łuku..

WIADOMOŚCI OGÓLNE O NAPRĘŻENIACH. Stan naprężenia w punkcie ciała

wiczenie 15 ZGINANIE UKO Wprowadzenie Zginanie płaskie Zginanie uko nie Cel wiczenia Okre lenia podstawowe

22. CAŁKA KRZYWOLINIOWA SKIEROWANA

Nieskończona jednowymiarowa studnia potencjału

Ważną rolę odgrywają tzw. funkcje harmoniczne. Przyjmujemy następującą definicję. u = 0, (6.1) jest operatorem Laplace a. (x,y)

1. ANALIZA BELEK I RAM PŁASKICH

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

PŁYTY OPIS W UKŁADZIE KARTEZJAŃSKIM Charakterystyczne wielkości i równania

SKRĘCANIE WAŁÓW OKRĄGŁYCH

1. STAN NAPRĘŻENIA 1.1. SIŁY POWIERZCHNIOWE I OBJĘTOŚCIOWE

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

Spis treści. Wstęp Część I STATYKA

Mechanika i Budowa Maszyn

Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Organizacji i Zarządzania Katedra Podstaw Systemów Technicznych

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

3. RÓWNOWAGA PŁASKIEGO UKŁADU SIŁ

6. WYZNACZANIE LINII UGIĘCIA W UKŁADACH PRĘTOWYCH

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego (Katera)

AUTORKA: ELŻBIETA SZUMIŃSKA NAUCZYCIELKA ZESPOŁU SZKÓŁ OGÓLNOKSZTAŁCĄCYCH SCHOLASTICUS W ŁODZI ZNANE RÓWNANIA PROSTEJ NA PŁASZCZYŹNIE I W PRZESTRZENI

GEOMETRIA ANALITYCZNA W PRZESTRZENI

Rzuty aksonometryczne służą do poglądowego przedstawiania przedmiotów.

MECHANIKA II. Praca i energia punktu materialnego

11. Znajdż równanie prostej prostopadłej do prostej k i przechodzącej przez punkt A = (2;2).

Funkcje dwóch zmiennych

2. CHARAKTERYSTYKI GEOMETRYCZNE FIGUR PŁASKICH

Transkrypt:

Wytrzymałość materiałów Naprężenia główne na przykładzie płaskiego stanu naprężeń 1

Tensor naprężeń Naprężenia w stanie przestrzennym: τ τxz τ yx τ yz τzx τzy zz Układ współrzędnych jest zwykle wybrany w ten sposób, że os z ma kierunek pionowy, a osie x i y zlokalizowane są w płaszczyźnie poziomej. Kierunek osi x i y też jest dobierany zwykle na podstawie pewnych przesłanek, np. wzdłuż osi belki. Z tymże te kierunki nie muszą być najważniejszymi i nie ma powodu, żeby sprawdzać inne kierunki lub szukać zastępczych naprężeń według hipotez wytrzymałościowych.

Płaski stan naprężenia Można dobrać w taki sposób układ współrzędnych, że naprężenia normalne przyjmą wartości ekstremalne a naprężenia styczne przyjmą wartości zerowe. Naprężenia normalne w takim układzie są nazywane naprężeniami głównymi, a kierunki osi kierunkami głównymi. Metody poszukiwania kierunków głównych zostaną wykonane na przykładzie płaskiego stanu naprężeń (PSN). Naprężenia w PSN w dowolnym układzie współrzędnych: τ yx τ

Transformacja naprężeń pomiędzy układami obróconymi Zależność pomiędzy składowymi tensora stanu naprężeń zostanie wyprowadzona na podstawie równowagi elementu o szerokości b. Zestawienie podstawowych zależności: BC dt da b dt da x b dx da y b dy dx dy ( ) cos dt dt b dx b dy ( ) cos b dt b dt da ( ) x da y cos da da sin ( ) sin ( ) sin ( )

Transformacja naprężeń pomiędzy układami obróconymi Naprężenia na ścianie ukośnej można rozłożyć na kierunki osi x i y tak jak jest to pokazane na rysunku z prawej strony zgodnie z następującymi zależności: y x sin ( ) cos( ) oraz τ x sin ( ) cos( ) τ τ y τ

Transformacja naprężeń pomiędzy układami obróconymi Suma rzutów składowych sił na kierunek osi x: b dy b dy da b dx da b dt da y x b dx τ da cos da sin yx ( ) ( ) Po uwzględnieniu powyższych zależności mamy: da cos da τ x ( ) da sin( ) + da x 0 b dt τ τ yx + x + b dt x 0 BC dt Ostatecznie: ( ) sin( ) τ τ + 0 cos yx x x

Transformacja naprężeń pomiędzy układami obróconymi Suma rzutów składowych sił na kierunek osi y: b dx b dy da b dx da b dt da y x b dy τ da cos da sin ( ) ( ) Po uwzględnieniu powyższych zależności mamy: da sin + da τ + b dt τ ( ) da cos( ) y + da y 0 τ y + + b dt y 0 BC dt Ostatecznie: ( ) cos( ) τ + τ + 0 sin y y

Transformacja naprężeń pomiędzy układami obróconymi Zestawienie równań równowagi: ( ) sin( ) τ yx τ x + x 0 ( ) cos( ) τ + τ + 0 cos sin Składowe naprężeń są równe: cos τ x x τ sin ( ) ( ) y τ y τ Zestawienie równań równowagi: τ τ yx y sin cos ( ) ( ) ( ) τ sin( ) τ sin( ) + cos( ) 0 ( ) τ cos( ) + τ cos( ) + sin( ) 0 cos sin y

Transformacja naprężeń pomiędzy układami obróconymi Zestawienie równań równowagi: ( ) τ sin( ) τ sin( ) + cos( ) 0 ( ) τ cos( ) + τ cos( ) + sin( ) 0 cos sin Z powyższego układu równań wyznaczamy i τ, które są równe: cos ( ) + sin ( ) + τ sin( ) cos( ) ( ) cos( ) sin( ) τ sin ( ) cos ( ) [ ] τ

Transformacja naprężeń pomiędzy układami obróconymi Naprężenia w układzie współrzędnych obróconym o są równe: cos ( ) + sin ( ) + τ sin( ) cos( ) ( ) cos ( ) sin ( ) τ sin ( ) cos ( ) [ ] τ τ sin Podstawiając do powyższych równań zależności: sin 1 cos ( ) ( ) ( ) cos( ) sin( ) otrzymamy: cos cos 1+ cos ( ) ( ) ( ) cos ( ) sin ( ) + + cos τ sin( ) τ cos( ) ( ) + τ sin( )

Transformacja naprężeń pomiędzy układami obróconymi Naprężenia w układzie współrzędnych obróconym o są równe: + n + cos ( ) + τ sin( ) + t + cos τ sin τ sin( ) τ cos( ) ( ) ( )

Naprężenia i kierunki główne naprężeń Naprężenia główne są naprężenia, które przyjmują wartości ekstremalne. Ekstremum występuje wtedy, gdy pochodna względem zmiennej funkcji (w tym przypadku względem kąta ) ) jest równa zero. Pochodna względem opisana jest wzorem: d ( ) sin( ) + τ cos( ) d 0 0 sin o + τ cos d d ( ) ( ) ( ) o Kąt pomiędzy osiami dowolnego układu współrzędnych i kierunkami głównymi czyli pomiędzy x i n: tan ( ) o τ o

Naprężenia i kierunki główne naprężeń Naprężenia w układzie z kierunkami głównymi są równe: + ( ) + τ sin( ) n + cos o a kąt o musi spełnić równanie: tan ( ) o τ + t + cos o τ sin τ sin( o ) τ cos( o ) ( ) ( ) o o

Naprężenia i kierunki główne naprężeń Naprężenia w układzie z kierunkami głównymi są równe: n t τ 0 + + + + τ + τ Naprężenia normalne wzdłuż kierunków głównych przyjmują wartości ekstremalne, a naprężenia styczne są równe zero.

Koło Mohra dla naprężeń Naprężenia główne można wyznaczyć na podstawie koła Mohra, które wyznaczamy za pomocą dwóch punktów A i B. Punkty A i B umieszczamy w układzie współrzędnych o osiach i τ.. Punkty te mają następujące współrzędne A(, τ ) i B(, -τ ).

Koło Mohra dla naprężeń Naprężenia względem dowolnych osi na podstawie koła Mohra są opisane za pomocą współrzędnych dwóch punktów A i B, które są punktami przecięcia koła Mohra oraz średnicy obróconej o kat, gdzie jest katem pomiędzy osiami układów współrzędnych.

Koło Mohra dla naprężeń Wzór na naprężenia główne: + max ± + τ min Długości odcinków na rysunku: OD AC + BC τ ( AB ) ( AC ) + ( BC ) AB ( ) + ( τ ) min OE OD ED max OF OD + ED

Koło Mohra dla naprężeń Wzór na naprężenia główne na podstawie Koła Mohra: max OD ± min ED AB OD max min max min AB ED ( ) + ( τ ) + + + ± ± 1 ( ) + ( τ ) + τ

Analogia pomiędzy momentami bezwładności i naprężeniami Wzory transformacji pomiędzy dowolnymi układami obróconymi o kąt : momenty bezwładności J + J J J ξ η ξ η J x + cos( ) + J ξη sin( ) J + J J J J ξ η ξ η + cos ( ) J ξη sin ( ) y J η J ξ sin ( ) J cos ( ) J ξη naprężenia + n + cos + t + cos τ sin τ sin( ) τ cos( ) ( ) + τ sin( ) ( ) ( )

Analogia pomiędzy momentami bezwładności i naprężeniami Położenie osi głównych oraz wartości ekstremalne wartości głównych : momenty bezwładności I max min J tan Iξ + Iη Iξ Iη ± + I 0 ( ) o J J ξ ξη J η ξη momenty bezwładności względem osi są zawsze dodatnie naprężenia τ max min tan 0 ( ) o + τ ± + τ naprężenia mogą przyjmować wartości ujemne

Przykład wyznaczyć naprężenia i kierunki główne naprężeń Dane: Naprężenia główne: + max ± min Wzór na wyznaczenie kierunków głównych: 35.00kPa -0.695 0.695kPa τ τ yx 199.73kPa tan ( ) o τ + τ

Przykład wyznaczyć naprężenia i kierunki główne naprężeń Dane: 35.00kPa -0.695kPa τ τ yx 199.73kPa Naprężenia główne: max min + 35.00kPa 0.695kPa 35.00kPa + 0.695kPa max ± + min Wzór na wyznaczenie kierunków głównych: τ 199.73kPa tan( o ) tan( o ) 35.00kPa + 0.695kPa ± + τ ( 199.73kPa)

Przykład wyznaczyć naprężenia i kierunki główne naprężeń Naprężenia główne: 35.00kPa 0.695kPa 35.00kPa + 0.695kPa max ± + min max 17.165kPa ± 00. 567kPa min max 17. 69kPa min 183. 36kPa Wzór na wyznaczenie kierunków głównych: ( 199.73kPa) 199.73kPa tan o 35.00kPa + 0.695kPa ( ) 11. 1847 o 84. 89 o 4. 45 o o τ o 0

Przykład składowe tensora naprężeń dla całej tarczy

Przykład naprężenia główne dla całej tarczy

Koniec 6