Stan odkształcenia i jego parametry (1)

Podobne dokumenty
Defi f nicja n aprę r żeń

ZałoŜenia przyjmowane przy obliczaniu obciąŝeń wewnętrznych belek

Integralność konstrukcji w eksploatacji

2. Pręt skręcany o przekroju kołowym

nie wyraŝa zgody na inne wykorzystywanie wprowadzenia niŝ podane w jego przeznaczeniu występujące wybranym punkcie przekroju normalnego do osi z

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

Treść ćwiczenia T6: Wyznaczanie sił wewnętrznych w belkach

Dr inż. Janusz Dębiński

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

Wytrzymałość materiałów

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Wprowadzenie do WK1 Stan naprężenia

WIADOMOŚCI OGÓLNE O NAPRĘŻENIACH. Stan naprężenia w punkcie ciała

11. WŁASNOŚCI SPRĘŻYSTE CIAŁ

Podstawowe pojęcia wytrzymałości materiałów. Statyczna próba rozciągania metali. Warunek nośności i użytkowania. Założenia

MECHANIKA PRĘTÓW CIENKOŚCIENNYCH

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 5

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Rys.59. Przekrój poziomy ściany

PŁYTY OPIS W UKŁADZIE KARTEZJAŃSKIM Charakterystyczne wielkości i równania

4. Elementy liniowej Teorii Sprężystości

Laboratorium wytrzymałości materiałów

PŁYTY OPIS W UKŁADZIE KARTEZJAŃSKIM Charakterystyczne wielkości i równania

Politechnika Białostocka

STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA

Wytrzymałość Materiałów

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

TENSOMETRIA ZARYS TEORETYCZNY

PYTANIA KONTROLNE STAN NAPRĘŻENIA, ODKSZTAŁCENIA PRAWO HOOKE A

Fizyka dla Informatyków Wykład 7 Mechanika Ośrodków Ciągłych

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

TARCZE PROSTOKĄTNE Charakterystyczne wielkości i równania

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

XII. GEOMETRIA PRZESTRZENNA GRANIASTOSŁUPY

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

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

Rodzaje obciążeń, odkształceń i naprężeń

Nauka o Materiałach. Wykład VIII. Odkształcenie materiałów właściwości sprężyste. Jerzy Lis

Graniastosłupy mają dwie podstawy, a ich ściany boczne mają kształt prostokątów.

STEREOMETRIA CZYLI GEOMETRIA W 3 WYMIARACH

Układy krystalograficzne

PROJEKT METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

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

Matematyka II. Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna Semestr letni 2018/2019 wykład 13 (27 maja)

UOGÓLNIONE PRAWO HOOKE A

mgr inż. Paweł Szeptyński Podstawy wytrzymałości materiałów i mechaniki układów prętowych 07 Teoria stanu naprężenia i odkształcenia

Techniki wytwarzania - odlewnictwo

τ R2 := 0.32MPa τ b1_max := 3.75MPa E b1 := 30.0GPa τ b2_max := 4.43MPa E b2 := 34.6GPa

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechatronika Studia pierwszego stopnia. Wytrzymałość materiałów Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy Kod przedmiotu:

Badania wytrzymałościowe

ANALIZA ROZKŁADU OPORÓW NA POBOCZNICĘ I PODSTAWĘ KOLUMNY BETONOWEJ NA PODSTAWIE WYNIKÓW PRÓBNEGO OBCIĄśENIA STATYCZNEGO

Wytrzymałość Materiałów I studia zaoczne inŝynierskie I stopnia kierunek studiów Budownictwo, sem. III materiały pomocnicze do ćwiczeń

DOKŁADNOŚĆ POMIARU DŁUGOŚCI 1

Mechanika i wytrzymałość materiałów BILET No 1

CIENKOŚCIENNE KONSTRUKCJE METALOWE

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechatronika Studia pierwszego stopnia. Wytrzymałość materiałów Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy Kod przedmiotu:

Metoda Elementów Skończonych

FLAC Fast Lagrangian Analysis of Continua

Wytrzymałość Materiałów

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

Wymagania na poszczególne oceny szkolne z. matematyki. dla uczniów klasy IIIa i IIIb. Gimnazjum im. Jana Pawła II w Mętowie. w roku szkolnym 2015/2016

Ćwiczenie 11. Moduł Younga

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

Ważne informacje wstępne

wykonanego z kwadratowej rury wypełnionej betonem

Ćwiczenie nr 2: ZaleŜność okresu drgań wahadła od amplitudy

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH. Doświadczalne sprawdzenie zasady superpozycji

Materiały do laboratorium Przygotowanie Nowego Wyrobu dotyczące metody elementów skończonych (MES) Opracowała: dr inŝ.

Ścinanie i skręcanie. dr hab. inż. Tadeusz Chyży

Rys.1 Do obliczeń przyjąć następujące dane:

Naprężenia, przemieszczenia, odkształcenia Właściwości materiałów. dr hab. inż. Tadeusz Chyży Katedra Mechaniki Konstrukcji

[ ] ρ m. Wykłady z Hydrauliki - dr inż. Paweł Zawadzki, KIWIS WYKŁAD WPROWADZENIE 1.1. Definicje wstępne

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Twierdzenia o wzajemności

PŁYTY OPIS W UKŁADZIE KARTEZJAŃSKIM Charakterystyczne wielkości i równania

Podstawy wytrzymałości materiałów

5. Oblicz pole powierzchni bocznej tego graniastosłupa.

Rok akademicki 2005/2006

Laboratorium Fizyki I Płd. Bogna Frejlak DRGANIA PROSTE HARMONICZNE: WAHADŁO REWERSYJNE I TORSYJNE

Nauka o Materiałach. Wykład XI. Właściwości cieplne. Jerzy Lis

Wyznaczanie modułu sztywności metodą Gaussa

Wprowadzenie do Techniki. Materiały pomocnicze do projektowania z przedmiotu: Ćwiczenie nr 2 Przykład obliczenia

Przykładowe zadania/problemy egzaminacyjne. Wszystkie bezwymiarowe wartości liczbowe występujące w treści zadań podane są w jednostkach SI.

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z NOWĄ ERĄ

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

SPRAWDZENIE PRAWA HOOKE'A, WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA, WSPÓŁCZYNNIKA POISSONA, MODUŁU SZTYWNOŚCI I ŚCIŚLIWOŚCI DLA MIKROGUMY.

Fizyczne właściwości materiałów rolniczych

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

Wyznaczanie modułu Younga metodą strzałki ugięcia

Politechnika Poznańska Metoda elementów skończonych. Projekt

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

STAN NAPRĘŻENIA. dr hab. inż. Tadeusz Chyży

w stanie granicznym nośności

Zadania po 4 punkty. 7. Na rysunku z prawej dana jest gwiazda pięcioramienna ABCDE. Kąt przy wierzchołku C ma miarę: A) 22 B) 50 C) 52 D) 58 E) 80

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Temat 2 (2 godziny) : Próba statyczna ściskania metali

Pręt nr 1 - Element żelbetowy wg. PN-B-03264

Transkrypt:

Wprowadzenie nr * do ćwiczeń z przedmiotu Wytrzymałość materiałów przeznaczone dla studentów II roku studiów dziennych I stopnia w kierunku nergetyka na wydz. nergetyki i Paliw, w semestrze zimowym /. Zakres wprowadzenia nr To wprowadzenie dotyczy ćwiczenia, na którym kaŝdy student samodzielnie opracowuje Arkusz ćwiczeniowy nr. Przez opracowanie tego arkusza studenci nabywają umiejętność analizy i oceny energetycznej odkształceń spręŝystych materiału z wykorzystaniem podstawowych zaleŝności konstytutywnych nazywanych uogólnionym prawem Hooke a.. Pojęcia podstawowe Odkształcenie bryły: zmiana objętości i postaci bryły wskutek działania sił zewnętrznych. Odkształcenie wybranego punktu bryły: zmiana objętości i postaci elementarnego prostopadłościanu (P) o początkowych wymiarach dx, dy, dz oraz o początkowych kątach między krawędziami równych,π, wskutek działania napręŝeń. Główne załoŝenie stosowane w analizie odkształceń: wydłuŝenia x, y, z krawędzi P są wywoływane przez napręŝenia normalne, natomiast zmiany γ xy, γ xz, γ yx kątów pomiędzy poszczególnymi krawędziami P przez napręŝenia styczne. *Autorem wprowadzenia jest Marek Płachno, prof. ndzw. AGH. Wprowadzenie (8 stron) stanowi przedmiot prawa autorskiego określonego w Ustawie o prawie autorskim i prawach pokrewnych (Dz. U. 994 r. Nr 4 poz.8 z późn. zm.). Autor nie wyraŝa zgody na inne wykorzystywanie wprowadzenia niŝ podane w jego przeznaczeniu Stan odkształcenia i jego parametry () Odkształcenia objętościowe: WydłuŜenia względne poszczególnych krawędzi P definiowane jako: dx dy =, y =, dx dy x z = dz dz Odkształcenia objętościowe powodują zmianę objętości P bez zmiany jego postaci, tzn. odkształcony objętościowo P pozostaje prostopadłościanem. Odkształcenia postaciowe: Wartości kątów γ xy, γ xz, γ yz ( w radianach) określające zmianę kształtu ścian P z prostokątów w równoległoboki, bez zmiany powierzchni tych ścian. Odkształcenia postaciowe zmieniają P w graniastosłup o równoległych podstawach, ale objętość graniastosłupa pozostaje taka sama jak nieodkształconego P.

Stan odkształcenia i jego parametry () lementarny prostopadłościan odkształcony objętościowo lementarny prostopadłościan odkształcony postaciowo ZaleŜności pomiędzy parametrami stanu odkształcenia i napręŝenia () Uogólnione prawo Hooke a dla odkształcenia objętościowego = [ σ ν ( σ + σ )], = [ σ ν ( σ + σ )] = [ σ ν ( σ + σ )],, - parametry stanu odkształcenia objętościowego w analizowanym punkcie bryły, w kierunku napręŝeń głównych. σ, σ, σ napręŝenia główne w analizowanym punkcie bryły, moduł spręŝystości wzdłuŝnej (Younga) dla materiału bryły, ν - liczba Poissona dla materiału bryły. 4

ZaleŜności pomiędzy parametrami stanu odkształcenia i napręŝenia () Uogólnione prawo Hooke a dla odkształcenia postaciowego τ xy xz γ xy =, γ xz =, γyz = G G τ τ yz G γ xy,γ xz,γ yz parametry stanu odkształcenia postaciowego w analizowanym punkcie bryły, τ xy, τ xz, τ yz - parametry stanu napręŝeń stycznych w analizowanym punkcie bryły, G moduł spręŝystości postaciowej (Kirchhoffa), MPa, dla materiału bryły, przy czym: G = ( ) +ν Uwaga Uogólnione prawo Hooke a jest zgodne z wynikami empirycznymi dla odkształceń i napręŝeń zmieniających się od zera do wartości nazywanych granicami zakresu spręŝystego 6

nergia odkształcenia spręŝystego Jest to energia zakumulowana w jednostce objętości materiału wskutek występowania w tym materiale określonego stanu odkształcenia nergia objętościowego odkształcenia spręŝystego + ν Φ P = [( σ σ ) 6 ν Φ + 6 O = ( σ + σ σ ) σ, σ, σ napręŝenia główne w analizowanej objętości materiału, moduł spręŝystości wzdłuŝnej (Younga) dla materiału, ν - liczba Poissona dla materiału. nergia postaciowego odkształcenia spręŝystego + ( σ ) ( ) σ + σ σ Całkowita energia odkształcenia spręŝystego ] Φ = Φ O + Φ P 7 Parametry własności spręŝystych róŝnych materiałów Wpływ temperatury na własności spręŝyste materiałów na przykładzie stali węglowej Materiał Stal węglowa konstrukcyjna Stal spręŝynowa śeliwo Stopy aluminium Stopy tytanu Moduł Younga, MPa,, (,,6),7, Liczba Poissona,4,,4,,,7,6,6 ----- Beton (,8,44), 6,8 Szkło,6,, 8 4

Kierunki analizowania odkształceń.kierunki osi x, y, z, pokrywające się z kierunkami przyjętymi dla napręŝeń w analizowanym punkcie bryły..kierunki,, wzajemnie prostopadłe, pokrywające się z kierunkami głównymi stanu napręŝenia w analizowanym punkcie bryły. Odkształcenia o kierunkach napręŝeń głównych,,, mają nazwę Przypadki stanów odkształceń Przestrzenny (trójosiowy) stan odkształcenia: Płaski (dwuosiowy) stan odkształcenia: Jednoosiowy stan odkształcenia: odkształcenia główne Stan odkształcenia, w którym:,, Stan odkształcenia, w którym np.: = oraz > Stan odkształcenia, w którym np.: = = oraz > 9 Analiza stanu odkształcenia Przykład obliczeniowy Sześcian o krawędzi a został obciąŝony siłą P, która w kaŝdym punkcie objętości sześcianu wywołuje jednoosiowy stan napręŝeń głównych: σ = σ =, σ = - MPa Obliczyć odkształcenia,, dla dwu wykonań sześcianu, tj.: ze stali konstrukcyjnej, której parametry własności spręŝystych mają wartości: S =, MPa, ν S =,6, ze stopu aluminium, którego parametry własności spręŝystych są określone jako: A =,7 MPa, ν A =, 6.

Analiza stanu odkształcenia Przykład obliczeniowy (c.d.) Dane dla sześcianu ze stali: σ = σ = σ = - MPa S =, MPa, ν S =,6 Obliczenia odkształceń,, dla sześcianu ze stali: = [ σ ν ( σ + σ )] = [,6( )] =,, = [ σ ν ( σ + σ )] = [,6( )] =,, = [ σ ν ( σ + σ )] = [,6( + )] =,49, Analiza stanu odkształcenia Przykład obliczeniowy (c.d.) Wyniki obliczeń Materiał sześcianu Sześcian ze stali o parametrach =, MPa ν =,6 Sześcian ze stopu aluminium o parametrach =,7 MPa ν =,6 σ NapręŜenia i odkształcenia σ σ, -, - - MPa, 7 -, 7 - - MPa -,49 - -,9 - Wniosek Przy takich samych napręŝeniach materiału, jego odkształcenia są tym większe, im mniejszy jest moduł spręŝystości wzdłuŝnej (moduł Younga) tego materiału 6

Analiza stanu odkształcenia Przykład obliczeniowy Sześcian pokazany na rysunku pozbawiono moŝliwości odkształceń w kierunku osi, aby spowodować w sześcianie dwuosiowy stan napręŝeń. W tym celu umieszczono sześcian w wycięciu sztywnej płyty. Obliczyć napręŝenie σ oraz odkształcenia i przy załoŝeniu, Ŝe = oraz Ŝe σ =, σ =- MPa, a sześcian jest wykonany ze stopu aluminium jak przykładzie. Obliczony stan odkształceń i napręŝeń sześcianu nieswobodnego (umieszczonego w wycięciu płyty) porównać ze stanem napręŝeń i odkształceń obliczonym w przykładzie dla sześcianu swobodnego. Analiza stanu odkształcenia σ =, σ =- MPa, = =,7 MPa, ν =, 6 σ,, Równanie do obliczeń i obliczenie napręŝenia σ : = [ σ ν ( σ + σ )] = σ = ν ( σ + σ ) =,6 ( ) = 6 MPa Przykład obliczeniowy (c.d.) Dane: Obliczyć : Wzór do obliczeń i obliczenie odkształcenia : [,6( 6 )],46 = [ σ ν ( σ + σ )] =,7 = Wzór do obliczeń i obliczenie odkształcenia : = [ σ ν( σ + σ )] = [,6 ( 6)] =,,7 4 7

Analiza stanu odkształcenia - przykład obliczeniowy (c.d.) Wyniki obliczeń Sześcian σ NapręŜenia i odkształcenia σ σ Swobodny (rys. z lewej strony), 7 -, 7 - - MPa -, 9 - Nieswobodny (rys. z prawej strony), 46 - - 6 MPa - MPa -, - Wniosek Ograniczenie swobody odkształceń materiału powoduje wzrost napręŝeń w materiale tym większy, im większa jest liczba Poissona ν tego materiału. Koniec wprowadzenia nr 8