plik


ÿþ2008-11-19 Mechanika i WytrzymaBo[ MateriaBów WykBad 3 1 2008-11-19 BELKI PROSTE Belk nazywamy prt dowolnego przekroju, podparty w jednym Bub kilku punktach i obci|ony siBami zginajcymi go. Bdziemy przyjmowali, |e obci|enie belki oraz jej punkty podparcia le| w jednej pBaszczyznie. Belki statycznie wyznaczalne Belki statycznie wyznaczalne, s to belki dla których liczba niewiadomych podporowych jest równa liczbie równaD równowagi. Przez rozwizanie belki pod wzgldem statycznym rozumiemy okre[lenie reakcji wystpujcych w punktach podparcia oraz wyznaczenie momentów gncych i siB tncych w belce. 2 2008-11-19 Momenty gnce w belkach Momentem gncym w dowolnym przekroju belki nazywamy wektor le|cy w pBaszczyznie przekroju, o warto[ci liczbowej równej sumie algebraicznej momentów wszystkich sil zewntrznych, dziaBajcych po jednej stronie rozpatrywanego przekroju, wzgldem [rodka owego przekroju. Moment zginajcy bdziemy uwa|ali za dodatni (wektor momentu zwrócony od pBaszczyzny rysunku do nas), je|eli wygina on belk wypukBo[ci ku doBowi. Momenty gnce wyginajce belk wypukBo[ci ku górze bdziemy przyjmowali za ujemne (wektory momentów s zwrócone za pBaszczyzn rysunku). SiBy tnce w belkach SiB tnc T w dowolnym przekroju na belce nazywamy pionow (prostopadB do belki) siB równ liczbowo sumie algebraicznej wszystkich siB zewntrznych, dziaBajcych po jednej stronie rozpatrywanego przekroju. 3 2008-11-19 SiBa tnca w odlegBo[ci x od lewej podpory wynosi: Tx = A dla 0 < x < a, TX = A - F, je|eli a < x < (a+b) 4 2008-11-19 W poszczególnych przedziaBach obci|enia siBa tnca jest staBa. Wykresem siB tncych bd odcinki proste równolegBe do osi poziomej. Ró|niczkujc moment zginajcy wzgldem zmiennej x przedstawiajcej odlegBo[ rozpatrywanego przekroju belki od jej koDca, otrzymamy: oraz Wyra|enia te przedstawiaj siB tnc w poszczególnych przedziaBach na belce. Zwizek ten pomidzy momentem zginajcym a siB tnc sBuszny jest dla ka|dego przekroju dowolnie obci|onej belki zginanej. Mo|emy wic powiedzie: Pierwsza pochodna momentu zginajcego wzgldem odlegBo[ci na belce jest równa sile tncej Z twierdzenia tego wycigamy dwa bardzo wa|ne wnioski: 1) w tych przekrojach na belce, gdzie moment zginajcy osiga ekstremum, siBa tnca zmienia znak, 2) je|eli na pewnej dBugo[ci belki moment zginajcy jest staBy, siBa tnca na tym odcinku belki jest równa zeru. 5 2008-11-19 Oprócz siB skupionych, na belk mo|e dziaBa obci|enie cigBe równomierne lub nierównomierne. Oznaczamy je liter q, a podajemy w jednostkach siBy na jednostk dBugo[ci (np. N/m, kG/m itp). UBo|ymy dwa równania równowagi momentów (wzgldem podpory A i B). Z obu tych warunków równowagi wyznaczymy reakcje A i B. W przekroju odlegBym o x od lewej podpory moment zginajcy wynosi: Wykresem momentów zginajcych pod obci|eniem cigBym, równo- miernym jest parabola. SiBa tnca w odlegBo[ci x od lewej podpory ma warto[: 6 2008-11-19 Oprócz belek obci|onych siBami skupionymi i cigBymi, spotykamy belki obci|one momentem. W przypadku tak obci|onej belki, reakcje musz tworzy par siB, czyli: Moment zginajcy w odlegBo[ci x1 od lewej podpory ma warto[: w odlegBo[ci x2 od prawej podpory bdzie: Wykresem momentów zginajcych s odcinki proste. SiBa tnca na caBej dBugo[ci belki jest staBa. 7 2008-11-19 Belki statycznie wyznaczalne " Belki proste  s to konstrukcje prtowe której o[ jest lini prost 8 2008-11-19 Belki statycznie wyznaczalne " Belki proste 9 2008-11-19 Belki statycznie wyznaczalne " Belki cigBe 10 2008-11-19 Belki statycznie wyznaczalne " Belki cigBe 11 2008-11-19 Belki statycznie wyznaczalne " Belki cigBe 12 2008-11-19 Belki statycznie wyznaczalne " PrzykBady 13 2008-11-19 Belki statycznie wyznaczalne " Metody rozwizywania belek przegubowych 14 2008-11-19 Belki statycznie wyznaczalne " PrzykBad obliczeniowy Dla belki wspornikowej wyznacz: 15 2008-11-19 Belki statycznie wyznaczalne 16 2008-11-19 Belki statycznie wyznaczalne " Wyznacz reakcj podpór. 17 2008-11-19 Belki statycznie wyznaczalne Wyznaczenie funkcji siB przekrojowych M(x), Q(x), N(x) w poszczególnych przedziaBach osi belki. 18 2008-11-19 Na rysunku widzimy rozwizan belk statycznie wyznaczaln, obci|on trzema siBami skupionymi: F1 = 100 N, F2 = 50 N, F3 = 150 N. OdlegBo[ a = 2 m. Reakcje, obliczono z równaD równowagi: Obliczone reakcje A i B wynosz: Momenty gnce w tych punktach belki, w których przyBo|one s siBy zewntrzne, maj warto[ci: Pomidzy siBami A i F2 na belce moment zginajcy jest staBy. Na tym odcinku siBa tnca równa si zeru. 19 2008-11-19 Rysunek przedstawia tzw. belk przegubow, obci|on siBami skupionymi i obci|eniem cigBym, równomiernym. OdlegBo[ci podane s na rysunku. SiBy przyjto nastpujce: F1 = 10 kN, F2 = 6 kN, q = 2 kN/m. Przyjto nastpujce równania równowagi: Warunek rzutów Warunek momentów wzgldem podpory A W przegubie moment zginajcy musi równa si zeru Z równaD tych otrzymujemy A = 5 kN, B = 8,67 kN, C = 14,33 kN. 20 2008-11-19 Przy obliczaniu momentów zginajcych obci|enie cigBe podzielono na sze[ równych cz[ci: 21 2008-11-19 Belki statycznie wyznaczalne " Komputerowa analiza belki Model belki RozkBad napr|en w belce OdksztaBcenia belki uzyskane z uzyskany z programu Pro/Engineer programu Pro/Engineer 22 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy " Pojcie [rodka masy Wnioski Punkt stabilnego podparcia Punkt stabilnego podparcia (tak|e zawieszenia) ciaBa, to taki punkt w którym ciaBo nie ma tendencji do przekrcania si pod wpBywem siB ci|ko[ci. Taki punkt nie jest Batwo znalez. Dla ciaB symetrycznych znajduje si on w [rodku geometrycznym. Punkt stabilnego podarcia, a [rodek ci|ko[ci Punkt stabilnego podparcia jest [ci[le zwizany ze [rodkiem ci|ko[ci ciaBa. Konkretnie - punkt podparcia (lub zawieszenia) speBniajcy warunek stabilno[ci (nie przewracania si, nie przekrcania pod wpBywem dziaBajcej siBy ci|ko[ci) utrzymywanego przedmiotu musi znajdowa si dokBadnie nad, lub pod [rodkiem ci|ko[ci. 23 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy " Pojcie [rodka masy 24 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy " Równowaga prtów kratownicy Skoro siBy ci|ko[ci s siBami równolegBymi, to do okre[lenia poBo|enia [rodka ci|ko[ci C oraz warto[ci wypadkowej G mo|emy wykorzysta wzory na [rodek ukBadu siB równolegBych. 25 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy Wektor wodzcy rC [rodka Wypadkowa siB ci|ko[ci G ci|ko[ci C ukBadu punktów jest ci|arem caBkowitym materialnych bdzie wyra|aB ukBadu materialnego zwizek WspóBrzdne [rodka ci|ko[ci C w prostoktnym ukBadzie wspóBrzdnych otrzymamy ze wzorów 26 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy DokBadny wzór na promieD wodzcy rC [rodka ci|ko[ci C otrzymamy, biorc granic sumy wystpujcej we powy|szym wzorze przy liczbie elementów n d|cej do nieskoDczono[ci i ich wymiarach d|cych do zera. Wtedy w miejsce sumy otrzymamy caBk rozcignit na caB bryB. Zatem wektor wodzcy [rodka ci|ko[ci C. wspóBrzdne prostoktne [rodka ci|ko[ci bryBy s okre[lone wzorami: 27 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy " Zrodek ci|ko[ci powierzchni jednorodnej Je|eli ci|ar jednostki powierzchni jest staBy, to powierzchni tak nazywamy powierzchni jednorodn. Gdy ci|ar jednostki powierzchni oznaczymy przez G, powierzchni caBkowit przez F, a powierzchni elementarn przez dF, to mo|emy napisa: 28 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy " Zrodek ci|ko[ci powierzchni jednorodnej WspóBrzdne [rodka ci|ko[ci powierzchni jednorodnej Je|eli powierzchnia jednorodna jest figur pBask i le|y na pBaszczyznie np. xy, to wspóBrzdna oraz zC=0 29 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy " Zrodek ci|ko[ci linii jednorodnej Je|eli ci|ar jednostki dBugo[ci jest staBy, to tak lini nazywamy lini jednorodn. Po oznaczeniu ci|aru jednostki dBugo[ci przez L , a dBugo[ci linii AB przez L ci|ar caBkowity linii i ci|ar elementu dBugo[ci bd wyra|aBy wzory 30 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy " Zrodek ci|ko[ci linii jednorodnej Postpujc analogicznie jak w przypadku powierzchni jednorodnej otrzymamy wzory na wspóBrzdne [rodka ci|ko[ci C linii jednorodnej: 31 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy " Twierdzenie Pappusa-Guldina 32 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy " Momenty statyczne mas ZaBó|my, |e mamy ukBad n punktów materialnych o masach mk, których poBo|enie wzgldem dowolnego punktu O okre[laj promienie wodzce rk RozkBad mas tego ukBadu materialnego wzgldem przyjtego punktu O charakteryzuj momenty pierwszego rzdu, nazywane momentami statycznymi. 33 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy Momenty statyczne mas Momentem statycznym S ukBadu punktów materialnych wzgldem dowolnego punktu O nazywamy sum iloczynów mas mk przez ich promienie wodzce rk. wektora rk zapisanego za pomoc wspóBrzdnych prostoktnych: wektor S wyrazi wzór: 34 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy Momenty statyczne mas WspóBrzdne tego wektora nazywamy momentami statycznymi wzgldem pBaszczyzn yz, zx i xy, które oznaczymy odpowiednio przez Syz, Szx i Sxy Momentem statycznym ukBadu punktów materialnych wzgldem dowolnej pBaszczyzny nazywamy sum iloczynów mas punktów przez ich odlegBo[ci od tej pBaszczyzny. 35 2008-11-19 Zrodek ci|ko[ci i [rodek masy Momenty statyczne mas Moment statyczny bryBy wzgldem pocztku ukBadu O wyra|a wzór: momenty statyczne bryBy wzgldem poszczególnych pBaszczyzn prostoktnego ukBadu wspóBrzdnych bd dane wzorami: 36 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Rodzaje momentów bezwBadno[ci Wielko[ci, w których rozkBad masy bdzie opisany iloczynem masy punktu i kwadratu jego odlegBo[ci od punktu, pBaszczyzny lub osi nazywamy masowymi momentami bezwBadno[ci lub krótko momentami bezwBadno[ci, albo momentami statycznymi drugiego rzdu Definicja Momentem bezwBadno[ci punktu materialnego wzgldem bieguna (punktu), pBaszczyzny lub osi nazywamy iloczyn masy tego punktu i kwadratu jego odlegBo[ci od bieguna, pBaszczyzny lub osi. Z definicji wynika, |e istniej trzy rodzaje momentów bezwBadno[ci: " biegunowe (momenty bezwBadno[ci wzgldem punktu), " wzgldem pBaszczyzn, " wzgldem osi (osiowe momenty bezwBadno[ci) 37 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Momenty bezwBadno[ci ukBadu punktów materialnych Biegunowym momentem bezwBadno[ci IO ukBadu punktów materialnych wzgldem punktu O nazywamy sum iloczynów mas mk i kwadratów ich odlegBo[ci od punktu 0, czyli 38 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Momenty bezwBadno[ci ukBadu punktów materialnych Momentami bezwBadno[ci Ixy, Iyz, Izx wzgldem pBaszczyzn xy, yz, zx ukBadu punktów materialnych nazywamy sumy iloczynów mas mk przez kwadraty ich odlegBo[ci od tych pBaszczyzn. Zatem mamy: Momentami bezwBadno[ci Ix, Iy, Iz wzgldem osi x, y, z ukBadu punktów materialnych nazywamy sumy iloczynów mas mk oraz kwadratów ich odlegBo[ci od tych osi: 39 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Momenty bezwBadno[ci ukBadu punktów materialnych Momentami dewiacyjnymi Dxy, Dyz, Dzx ukBadu punktów materialnych nazywamy sum iloczynów mas mk przez iloczyn ich odlegBo[ci od dwóch prostopadBych pBaszczyzn yz i zx, zy i xy, xy i yz. Momenty te wyra|aj wzory: 40 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Momenty bezwBadno[ci bryBy Je|eli bryB o masie m podzielimy my[lowo na n maBych elementów o masach "mk , to przybli|one warto[ci momentów bezwBadno[ci tych elementów, traktowanych jako punkty materialne, mo|emy obliczy ze wzorów na momenty bezwBadno[ci ukBadu punktów materialnych. Biegunowy moment bezwBadno[ci 41 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Momenty bezwBadno[ci bryBy Wystpujce w powy|szym wzorze caBki s momentami bezwBadno[ci wzgldem pBaszczyzn: Twierdzenie: Biegunowy moment bezwBadno[ci jest równy sumie momentów bezwBadno[ci wzgldem trzech prostopadBych pBaszczyzn przechodzcych przez ten biegun: 42 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Momenty bezwBadno[ci bryBy wzgldem osi W powy|szych wzorach Batwo mo|na zauwa|y, |e zwizki midzy momentami bezwBadno[ci wzgldem osi i wzgldem pBaszczyzn s nastpujce: Twierdzenie: Moment bezwBadno[ci wzgldem osi jest równy sumie momentów bezwBadno[ci wzgldem dwóch prostopadBych pBaszczyzn przecinajcych si wzdBu| tej osi. 43 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci Je|eli dodamy stronami i uwzgldnimy zale|no[ to otrzymamy zale|no[ midzy biegunowym momentem bezwBadno[ci i momentami bezwBadno[ci wzgldem osi: Biegunowy moment bezwBadno[ci jest równy poBowie sumy momentów bezwBadno[ci wzgldem trzech prostopadBych osi przechodzcych przez ten biegun. 44 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci Je|eli do wzorów na momenty bezwBadno[ci bryB podstawimy zale|no[: dm = ÁdV, gdzie Á jest gsto[ci bryBy w punkcie o wspóBrzdnych x, y, z, a V objto[ci, i zaBo|ymy, |e bryBa jest jednorodna, to gsto[ mo|emy wynie[ przed znak caBki. Otrzymamy wtedy wzory na momenty bezwBadno[ci w poni|szej postaci: momenty bezwBadno[ci wzgldem pBaszczyzn biegunowy moment bezwBadno[ci momenty dewiacyjne momenty bezwBadno[ci wzgldem osi 45 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci Ka|dy moment bezwBadno[ci I mo|na w sposób umowny przedstawi w postaci iloczynu caBkowitej masy ciaBa (ukBadu materialnego, bryBy) m i kwadratu pewnej odlegBo[ci i2 od przyjtej pBaszczyzny, osi lub bieguna. OdlegBo[ t nazywamy promieniem bezwBadno[ci ciaBa wzgldem danej pBaszczyzny, osi lub bieguna. W obliczeniach teoretycznych w dynamice maszyn czsto wystpuje konieczno[ przedstawienia momentu bezwBadno[ci w postaci iloczynu pewnej masy mred i kwadratu znanej odlegBo[ci k2, czyli Mas mred nazywamy mas zredukowan. 46 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Transformacja równolegBa momentów bezwBadno[ci Zrodek masy bryBy C jest opisany w ukBadzie wspóBrzdnych x, y, z przez wektor wodzcy PoBo|enie elementu masy dm jest okre[lone w ukBadzie x, y, z przez wektor wodzcy a w ukBadzie x y z , przez wektor Wektory te s zwizane zale|no[ci: 47 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Transformacja równolegBa momentów bezwBadno[ci Zatem wspóBrzdne elementu masy dm w ukBadzie wspóBrzdnych x, y, z bd wyra|aBy wzory: Biegunowy moment bezwBadno[ci wzgldem punktu O wyra|a wzór: Pierwsza caBka jest caBkowit mas bryBy, a druga momentem statycznym wzgldem [rodka masy, czyli jest równa zeru. Zatem Trzecia z caBek jest biegunowym momentem bezwBadno[ci wzgldem [rodka masy: 48 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Transformacja równolegBa momentów bezwBadno[ci Twierdzenie Steinera Moment bezwBadno[ci bryBy (ciaBa materialnego) wzgldem dowolnego punktu jest równy sumie momentu bezwBadno[ci wzgldem [rodka masy i iloczynu masy bryBy przez kwadrat odlegBo[ci danego punktu od [rodka masy. 49 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Transformacja równolegBa momentów bezwBadno[ci Twierdzenie Steinera Moment bezwBadno[ci ciaBa materialnego wzgldem dowolnej pBaszczyzny jest równy sumie momentu bezwBadno[ci wzgldem pBaszczyzny równolegBej przechodzcej przez [rodek masy oraz iloczynu masy ciaBa i kwadratu odlegBo[ci midzy tymi pBaszczyznami. 50 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Transformacja równolegBa momentów bezwBadno[ci Twierdzenie Steinera Moment bezwBadno[ci ciaBa materialnego wzgldem dowolnej osi jest równy sumie momentu bezwBadno[ci wzgldem osi równolegBej przechodzcej przez [rodek masy oraz iloczynu masy ciaBa i kwadratu odlegBo[ci midzy osiami. 51 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Transformacja momentów bezwBadno[ci przy obrocie ukBadu wspóBrzdnych Momenty bezwBadno[ci 52 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " GBówne osie i momenty bezwBadno[ci Poszukiwany jest taki kt, przy którym moment bezwBadno[ci Iy jest maksymalny. Warunek konieczny istnienia ekstremum. 53 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Charakterystyki wybranych przekrojów 54 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Charakterystyki wybranych przekrojów 55 2008-11-19 Momenty bezwBadno[ci " Charakterystyki wybranych przekrojów 56

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Mechanika i Wytrzymałość Materiałów W 1
Mechanika i Wytrzymałość Materiałów W 2
Mechanika i Wytrzymałość Materiałów W 6
Mechanika i Wytrzymałość Materiałów W 4
Mechanika i Wytrzymałość Materiałów W 5
Mechanika i Wytrzymałość Materiałów zestaw1
Mechanika i Wytrzymałość Materiałów zestaw2
TSiP 12 A Grabowski D Galczak Wytrzymalosc materialow w ujeciu mechaniki osrodkow ciaglych
LABORATORIUM CHEMIA I WYTRZYMALOSC MATERIALOW sprawko 1
Wytrzymalość materialów pomiary POMIAR3
Wytrzymałość Materiałów SIMR egzamin teoretyczny opracowane pytania
Wytrzymałość materiałów wykład 6
Druzga, wytrzymałość materiałów Ć, PRĘTY ŚCISKANE (ROZCIĄGANE) OSIOWO

więcej podobnych podstron