Построяване на диаграми на нормални сили N. Методика за построяване на диаграми на огъващи моменти, напречни и надлъжни сили Надлъжни сили и дефиниране на техните диаграми

Q y │z 1 =a = 0;

R A – q . а = 0,

20 – 20a = 0, откъдето a = 1 m.

M x │z 1 =1 = 10 + 20. 1 – 10. 12 = 20 kNm.

2-ри раздел.

(1 m ≤ z 2 ≤ 2 m)

Q y = - R B – q. (z2 – 1) = -20 + 20 . (z 2 – 1) = +20z 2 – 40

(права линия със същия наклон) ;

при z 2 = 2 m

Q y = 20. 2 – 40 = 0,

при z 2 = 1 m

Q y = 20. 1 – 40 = - 40 kN,

(z2 – 1)

Mx = - M2 + RВ. (z2 – 1) - q. (z2 – 1) . ----------

2 = -30 + 20(z 2 – 1) – 10(z 2 – 1)2 = -10 z 2 2 + 40z 2 – 60

(квадратна парабола, чиято изпъкналост е насочена надолу и допирателната е хоризонтална при z 2 = 2, където Q y = 0);

при z 2 = 2 m M x = -10. 22 + 40 . 2 – 60 = -20 kNm, при z 2 = 1 m M x = -10. 12 + 40 . 1 – 60 = -30 kNm.

3-ти раздел. (0 ≤ z 3 ≤ 1 m)

Q y = 0

M x = - M z = - 30 kNm (хоризонтална права линия); Построени са диаграми.

3.4. Построяване на диаграма на надлъжните сили

Централното опън-натиск (CDC) е вид съпротивление, при което в напречните сечения на пръта от шест възможни компонента на силата присъства само една - надлъжната сила N.

Изграждането на диаграма на надлъжната сила N е много по-просто от диаграмите срязващи силии огъващи моменти за греди.

Нека покажем това с пример.

Задача . Постройте диаграма на надлъжните сили за пръта, показан на фигурата, при следните стойности на натоварване:

F 1 = 40 kN, F 2 = 10 kN, F 3 = 20 kN, q 1 = 30 kN/m, q 2 = 5 kN/m.

1. Да дефинираме неизвестното земна реакция R, като направим уравнението

равновесие за целия прът и като се вземат предвид C 2.5, C 2.4, K 2.5, K 2.4 (фиг. 3.20).

∑Z = 0,

R – F1 + F2 + F3

Въпрос 1. 2 – q 2 . 3 = 0,

R = -40 + 10 + 20 + 30

2 – 5 . 3 ,

R = +35 kN.

F =10 kN F3 =20 kN

2. Нека номерираме секциите на пръта (по посока на вграждането). На произволно място на всяка секция отбележете напречно сечение. Имайки предвид лявата или дясната част на пръта, записваме израз за надлъжната сила N във всяка секция.

В сечения 1, 2, 5 (фиг. 3.21) силата N е постоянна и не зависи от това къде се намира въпросното сечение. В секция 2, 3, където се прилага разпределено натоварване, местоположението на сечението определя каква част от разпределеното натоварване ще падне върху отсечената част на пръта.

С други думи, силата N ще зависи от местоположението на сечението (в този случай линейно). За да вземем предвид това, ще маркираме местоположението на секцията с променливо разстояние, което може да бъде измерено от ръба на разглежданата част на пръта (z 3 - за 3-та секция и z 4 - за 4-та секция) .

В този случай е малко по-лесно да ги преброите от границата на обекта

Когато разглеждаме секции 1, 2, 3, 4, ще изхвърлим лявата страна на пръта.

1 парцел. N 1 = F 1 = +20 kN (опън).

Изграждаме графика на функцията N 3 = -10 – 5z 3 (наклонена права линия).

Графика на наклонена линия обикновено се конструира чрез преброяване на стойностите на функция за две стойности на аргумента, тоест чрез изчертаване през две точки. В този случай е удобно да се определят стойностите му в границите на сайта.

при z 3

m (десен край на площадката)

10 - 5. 0 = -10 kN;

при z 3

m (ляв ръб на площадката)

10 - 5. 3 = -25 kN.

4-та област.

m ≤ z 4 ≤ 2 m (зона на дефиниране N4)

N 4 = F 3 + F 2 – F 1 – q 2

3 + q 1. z 4 = 20 + 10 – 40 – 5. 3 + 30 . z 4 = -25

30z 4

при z4 = 0 m

при z4 = 2 m

5-ти раздел. N 5 = +R = +35 kN

3. Оставяме настрана изчислените стойности на надлъжната сила от хоризонталната ос ("+" - нагоре, "-" - надолу).

В области с разпределено натоварване свързваме изчислените стойности с наклонени линии; в останалата част силата N не зависи от z и е изобразена с хоризонтални линии. Поставяме знаци и правим засенчване. Диаграмата е изградена.

Когато прътът има опора само от едната страна, силите в секциите могат да се определят, като винаги се изхвърля тази част от пръта, към която е приложена неизвестната реакция. В този случай неизвестната реакция никога няма да е необходима за определяне на силите и диаграмата може да бъде конструирана без дефиниране на реакциите.

3.5. Построяване на диаграма на въртящия момент

Усукването е прост вид съпротивление, при което напречното сечение съдържа (от шест възможни) една единствена сила - въртящ момент M z, който в техническата литература често се означава като про-

сто M кр.

Построяването на диаграмата на въртящия момент се извършва по същия начин, както построяването на диаграмата на надлъжната сила в случай на централно напрежение - натиск.

Нека да разгледаме това с пример.

Задача . Постройте диаграма на въртящия момент за пръта, показан на фиг. 3.22.

M1 =2M

М2 =5М

М3 =7М

М4 =3М

Понякога става необходимо, като се имат предвид известните размери и форма на напречното сечение, да се определи въз основа на якостта натоварването, което даден прът може да издържи. В този случай стойностите на натоварването първоначално са неизвестни и могат да бъдат представени само буквално. В същото време, естествено, диаграмите вътрешни силинеобходимо е да се конструира, като се посочват не числови, а символни стойности.

1. Номерираме областите. На всеки от тях показваме напречно сечение (фиг. 3.23).

M z M кр

2. След като изберем секция във всяка секция, ще започнем да разглеждаме дясната част на пръта, изхвърляйки лявата, тъй като към нея се прилага неизвестен реактивен момент, който възниква в твърдото вграждане и предотвратява свободно въртенепрът спрямо оста z.

За да се определи стойността на въртящия момент в даден участък, е необходимо да се преброят всички моменти, разположени преди него, като се погледне участъкът по оста z

И вземайки ги за положителни, ако са обратно на часовниковата стрелка, и за отрицателни, ако са по посока на часовниковата стрелка.

1 парцел. Mz = -2M

2-ри раздел. Mz = -2M + 5M = 3M

3 зона. M z = -2M + 5M – 7M = - 4M

4-та област. M z = -2M + 5M – 7M + 3M = - M

3. Тъй като в рамките на една секция стойността на въртящия момент се оказа независима от местоположението на секцията, на диаграмата съответните графики ще бъдат хоризонтални прави линии. Подписваме намерените стойности и поставяме знаци. Диаграмата е изградена.

Задача за изпълнение на изчислителна и графична работа № 2 по якост на материалите

За дадени две схеми на греди (фиг. 3.24) е необходимо да се напишат изрази Q и M за всяка секция в общ изглед, построете диаграми на Q и M, намерете M max и изберете: а) за диаграма “a” дървена греда с кръгло напречно сечение при [α] = 8 MPa; б) за схема „б” – стоманена греда с двутаврово сечение при [α] = 8 MPa. Вземете данните от таблицата. 2.

Таблица 3.2

ℓ1

ℓ2

Разстояние в дроби

изсечена

a1/a

a2/a

a3/a

Студентът е длъжен да вземе данни от таблицата в съответствие с неговия личен номер (код) и първите шест букви от руската азбука, които трябва да бъдат поставени под кода, например:

код – 2 8 7 0 5 2

букви - a b c d e f Ако личният номер се състои от седем цифри, втората цифра от кода не се изучава

случва се.

От всяка вертикална колона на таблицата, обозначена в долната част с определена буква, трябва да вземете само едно число, стоящо в тази хоризонтална линия, чийто номер съвпада с номера на буквата. Например вертикалните колони на таблицата. Те се обозначават с буквите "e", "g" и "d". В този случай с посочения по-горе личен номер 287052 ученикът трябва да заеме втория ред от колона “д”, нулевия ред от колона “г” и петия ред от колона “д”.

Работа, извършена в нарушение на тези инструкции, няма да бъде приета.

а) р М

l1 =10а

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО НА ОБЛАСТ НИЖНИ НОВГОРОД

Държавен бюджет образователна институция

средно аритметично професионално образование

"ПЕРЕВОСК СТРОИТЕЛЕН КОЛЕЖ"

Методическа разработкатренировъчна сесия

тема “Построяване на диаграми на надлъжни сили, нормални напрежения и премествания”

Организация-разработчик: GBOU SPO "Перевозски строителен колеж"

Разработчик: M.N. Кокина

Методическа разработка на тренировъчна сесия по темата „Построяване на диаграми на надлъжни сили, нормални напрежения и премествания“ по дисциплината „Техническа механика“ / Строи Перевозски. колеж; Автор: М.Н. Кокина. – Перевоз, 2014. –18 с .

Тази работа посочва целта на тренировъчната сесия и задачите. Ходът на урока е разгледан подробно, демонстрационният и раздавателен материал са представени в приложението. Методическата разработка е написана с цел систематизиране на учебния материал.

Методическата разработка е предназначена за преподаватели и студенти, обучаващи се по специалност 270802, 08.02.01 „Строителство и експлоатация на сгради и съоръжения“.

Работата може да се използва по време на класове, открити класове и олимпиади. Може да е полезно за студентите при подготовката им за тест или изпит.

Въведение

Методическа разработка на учебен урок по темата „Построяване на диаграми на надлъжни сили, нормални напрежения и премествания“ по дисциплината „Техническа механика“ е предназначена за студенти от 2 курс, специалност 270802, 02/08/01 „Строителство и експлоатация на сгради и структури.”

Изборът на тази тема се дължи на факта, че тези концепции и методи са опорната основа за редица технически дисциплини.

По време на тренировката използвахме:

    компютърни и мултимедийни технологии;

    интерактивна дъска;

  • обяснително-илюстративни, репродуктивни, частично търсещи методи на обучение;

    подръчни материали.

При изучаването на темата „Построяване на диаграми на надлъжни сили, нормални напрежения и премествания“ студентите развиват следните компетенции:

    PC 1.3 Извършване на прости изчисления и проектиране на строителни конструкции .

    OK 1 Разбира същността и социалната значимост на вашите бъдеща професия, показват постоянен интерес към нея.

    OK 2 Организирайте собствените си дейности, определете методите и средствата за изпълнение на професионалните задачи, оценете тяхната ефективност и качество.

    OK 3 Вземете решения в стандартни и нестандартни ситуации и поемете отговорност за тях.

    OK 4 Търси, анализира и оценява информация, необходима за поставяне и решаване на професионални проблеми, професионално и личностно развитие.

    OK 5 Използване на информационни и комуникационни технологии за подобряване на професионалните дейности.

    OK 6 Работете в екип и екип, осигурете неговата сплотеност, общувайте ефективно с колеги, ръководство и потребители.

    OK 7 Поемете отговорност за работата на членовете на екипа (подчинените) и за резултатите от изпълнението на задачите.

Конспект на открит учебен урок по дисциплината „Техническа механика”

Учител:Кокина Марина Николаевна

група: 2-131, специалност 270802 „Строителство и експлоатация на сгради и съоръжения”.

Тема на урока:Построяване на диаграми на надлъжни сили, напрежения и премествания

Тип урок:практичен .

Тип урок:комбиниран урок с компютърни и мултимедийни технологии с игрови елементи.

форма:работа в групи, самостоятелна работа.

Междупредметна връзка:„Математика“, „Материалознание“, „Физика“.

Основната цел на тренировката:Научете се да конструирате диаграми на надлъжни сили, напрежения и да определяте преместването на греда при опън или натиск.

Цели на обучението:

Образователни:

– разгледайте алгоритъма за намиране на надлъжната сила с помощта на метода на сеченията и построяване на неговата диаграма;

Научете се да изчислявате нормалното напрежение за опън или натиск в напречното сечение за стъпаловидна греда и да изградите диаграма за това напрежение;

Научете се да определяте движението на свободния край на греда.

Развитие:

Развитие на интелектуалните качества, познавателния интерес и способности на учениците;

Развиване на способността за използване на придобитите знания.

Образователни:

– формиране на съзнателно отношение към изучавания материал;

– възпитаване на трудова култура, развиване на умения самостоятелна работа.

Методи на обучение:

    Обяснително и илюстративно.

    Репродуктивна.

    Възможност за частично търсене.

Средства за обучение:

- интерактивна дъска;

- лаптоп.

Раздаване:

Карти със задачи;

Учебна литература:

    Олофинская, В.П. Техническа механика. – М.: ФОРУМ-ИНФРА-М, 2011

    Олофинская, В.П. Техническа механика. Сборник с тестови задачи. – М.: ФОРУМ, 2011

Подготовка за час

1. Разделете групата на два равни отбора.

2. Дайте задачи на екипите:

а) Изберете капитан;

б) Измислете име на отбора и неговото мото;

в) Съставете кръстословица на тема „Разтягане и компресия” (10 думи);

План на урока

    Организиране на времето(3 минути);

    Актуализиране на предварително придобитите знания. (12 минути);

    Актуализиране на материала чрез примери за решаване на задачи (15 минути);

    Фиксиране на материала (55 минути);

    Обобщаване на резултатите от уроците (5 минути);

Прогрес на урока

    Организиране на времето. (3 минути)

      1. Проверка на присъстващите. Обявяване на темата и целите на урока. (Слайд 1)

        Представяне на журито. Журито се състои от поканени учители. (С напредването на урока членовете на журито въвеждат точки в последния лист - Приложение 1).

        Среща на отборите. Визитка. (5 точки)

    Актуализиране на предварително придобитите знания. (12 минути)

Изучихме темата „Напрежение и компресия на прав дървен материал“ в раздел „Съпротивление на материалите“. Запознахме се с основните понятия и определения. Проучихме метода за намиране на количеството вътрешни усилия. Разгледахме принципите на конструиране на диаграми. Днес по време на урока ще повторим тази тема, ще обобщим и систематизираме получените знания, ще упражним уменията за изчисляване на вътрешни сили и напрежения и конструиране на техните диаграми. Ще работим в екипи. Но преди да стигнем до решението, нека прегледаме теоретичен материал.

Загряване (фронтално проучване).

Сега ще проведем кратко проучване на тема „Напрежение и компресия на прав дървен материал“. Всеки отбор ще се редува да отговаря на въпроси. Ще играем за правото да отговорим първи с помощта на интерактивен зар. Ако числото е четно, първият отговаря вторият отбор; ако числото е нечетно, отговаря първият отбор.

Верният отговор е 10 точки.

    Дефинирайте понятието "Якост на материалите" (Слайд 2)

    Установете съответствие между понятия и определения (слайд 3).

    Покажете на диаграмата положението на вътрешните сили. (Слайд 4)

    Какво вътрешно фактор на мощносттавъзниква по време на напрежение или компресия? (Слайд 5)

    Какъв метод се използва за определяне на надлъжната сила? (Слайд 6).

    Установете реда за извършване на действията на метода на раздела? (Слайд 7).

    Какво е името на диаграма, графика, показваща промяната на всяка стойност по дължината на лъча. (Слайд 8).

    Кой измисли тази експериментална формула? (Слайд 9).

    Какво се има предвид под напрежение? (Слайд 10)

    Създайте формула за определяне на нормално напрежение или компресия. (Слайд 11)

3. Актуализиране на материала с помощта на примера за решаване на проблеми (15 минути)

Запознайте се с пример за построяване на диаграми на надлъжни сили, напрежения и премествания. (Слайд 12)

Задача 1.Двустепенна стоманена греда е натоварена със сили F 1 =30 kN F 2 =40 kN.

лсвободния край на гредата, като E=2∙10 5 MPa. Площ на напречното сечение A 1 = 1,5 cm 2; A 2 = 2 cm 2.

Разбийте дървения материал на части, като започнете от свободния край. Границите на сеченията са сеченията, в които се прилагат външни сили, а за напреженията също мястото, където се променят размерите на напречното сечение.

Определете надлъжната сила за всяко сечение, като използвате метода на сечението (диаграма ординати N) и изградете диаграми на надлъжните сили N. След като начертаете основната (нулева) линия на диаграмата, успоредна на оста на гредата, начертайте получените ординатни стойности перпендикулярно на нея в произволен мащаб. Начертайте линии през краищата на ординатите, поставете знаци и засенчете диаграмата с линии, успоредни на ординатите.

За да изградим диаграма на нормалните напрежения, ние определяме напреженията в напречните сечения на всяко сечение. Във всяка секция напреженията са постоянни, т.е. Диаграмата в този раздел е изобразена като права линия, успоредна на оста на гредата.

Движението на свободния край на гредата се определя като сумата от удължаването (скъсяването) на секциите на гредата, изчислена по формулата на Хук.

Разбиваме дървения материал на секции.

Определяме ординатите на диаграма N върху секциите на гредата:

N 1 = - F 1 = -30kN

N 2 = - F 2 = -30kN

N 3 = -F 1 +F 2 = -30+40=10 kN

Изграждаме диаграма на надлъжни сили

Изчисляваме ординатите на диаграмата на нормалното напрежение

σ 1 = =
= –200MPa

σ 2 = =
= –150MPa

σ 3 ==
= 50MPa

Изграждаме диаграми на нормални напрежения.

4. Проверяваме якостта на гредата, ако допустимото напрежение [σ ] = 160 MPa.

Избираме максималното модулно проектно напрежение. Iσ max I = 200 MPa

Заместете в условието за якост Iσ max I ≤ [σ ]

200 MPa ≤ 160 MPa. Заключаваме, че здравината не е осигурена.

5. Определете преместването на свободния край на гредата E = 2∙10 5 MPa.

л =∆л 1 +∆л 2 +∆л 3

л 1 =
=
= – 0,5 mm

л 2 =
=
= – 0,225 mm

л 3 =
=
= 0,05 mm

л= - 0,5 – 0,225 + 0,05 = – 0,675 mm

Дървесината е скъсена с 0,675 мм

    Фиксиране на материала. (55 минути) (Слайд 13, Слайд 14)

    Задача – щафета (25 минути)

Двустепенна стоманена греда е натоварена със сили F 1, F 2.

Постройте диаграми на надлъжни сили и нормални напрежения по дължината на гредата. Проверете якостта на гредата, ако допустимото напрежение [σ ] = 160 MPa. Определете преместването ∆ лсвободния край на гредата, като E=2∙10 5 MPa. Площи на напречното сечение A 1 = 5 cm 2; A 2 = 10 cm 2. Дължина л= 0,5 м. Първа команда F 1 = 50 kN, F 2 = 30 kN. Втора команда F 1 = 30 kN, F 2 = 50 kN.

F 1

аз ще


аз ще

Задачата на всеки етап от щафетата е 5 точки

1-ви етап на щафетата (1 човек на отбор)

Разбийте дървения материал на части. Номерирайте тези области.

Етап 2 на щафетата (1 човек на отбор)

Намерете големината на надлъжната сила в първия участък.

Етап 3 на щафетата (1 човек на отбор)

Намерете големината на надлъжната сила във второто сечение.

Етап 4 на щафетата (1 човек на отбор)

Намерете големината на надлъжната сила в третото сечение.

Етап 5 на щафетата (1 човек на отбор)

Постройте диаграма за надлъжната сила.

Етап 6 на щафетата (1 човек на отбор)

Намерете стойността на нормалното напрежение в първия раздел.

Етап 7 на щафетата (1 човек на отбор)

Намерете стойността на нормалното напрежение във втория раздел.

Етап 8 на щафетата (1 човек на отбор)

Намерете стойността на нормалното напрежение в третия раздел.

Етап 9 на щафетата (1 човек на отбор)

Изградете диаграма за нормално напрежение.

Етап 10 на щафетата (1 човек на отбор)

Проверете здравината на дървения материал. Допустимо напрежение [σ ] = 160 MPa.

11-ти етап на щафетата (капитанско състезание) – 10 точки

Определете преместването на свободния край на гредата.

    1. Групова работа (Карти със задачи) (10 минути) (Слайд 15)

Всеки отбор трябва да изпълни задача. Ще играем задачите с помощта на интерактивен зар. Ако числото е нечетно, тогава първата задача отива на първия отбор, ако е четно, тогава втората. Втората задача автоматично отива към другия отбор. Времето за изпълнение е 10 минути, зададено на интерактивния таймер. (Карти – задачи приложение 2)

    1. Решаване на кръстословици. (10 минути) (Слайд 16)

Отборите решават кръстословица, съставена от техните опоненти. Времето за решаване е 10 минути, зададено на интерактивния таймер.

Всеки верен отговор носи 5 точки.

    1. Творческа задача. (10 минути) (Слайд 17)

Напишете стихотворение с думите:

Разтягане

Компресия

Диаграма

Сила

Сила

Изпълнението на тази задача струва 10 точки.

    Обобщаване (5 минути) (Слайд 18)

Попълнете таблицата:

знаех

аз разбрах

искам да знам

Докато учениците попълват таблицата, журито отчита броя точки, събрани от всеки отбор.

Обявяване на победителите. Класиране.

Благодаря за работата в клас! (Слайд 19)

Приложения

Приложение 1.

Окончателно изявление

Вид работа

1 отбор

Име

Капитан

2-ри отбор

Име

Капитан

Визитка на отбора

Максимален брой точки – 5

Фронтално проучване

За всеки верен отговор

Щафетно състезание

1-ви етап на релето

Максимален брой точки – 5

Етап 2 на релето

Максимален брой точки – 5

Етап 3 на релето

Максимален брой точки – 5

Етап 4 на релето

Максимален брой точки – 5

Етап 5 на щафетата

Максимален брой точки – 5

Етап 6 на щафетата

Максимален брой точки – 5

7-ми етап на щафетата

Максимален брой точки – 5

8-ми етап на щафетата

Максимален брой точки – 5

9-ти етап на щафетата

Максимален брой точки – 5

10-ти етап на щафетата

Максимален брой точки – 5

11-ти етап на щафетата (състезание на капитани)

Групова работа (карти със задачи)

Максимален брой точки – 10

Решаване на кръстословици

Централно напрежение-компресиявъзниква, когато две равни, противоположно насочени сили действат в краищата на пръта по неговата ос. В този случай във всяка секция по дължината на пръта възниква вътрешна сила ($N$ kN), което е числено равно на сумата от всички сили, които действат по оста на пръта и са разположени от едната страна на сечението.

От условията на равновесие на отсечената част на пръта $N = F$.

Надлъжната сила при опън се счита за положителна при компресия- отрицателен.

Пример за дефиниране на вътрешни сили.

Нека разгледаме греда, натоварена с външни сили по своята ос. Гредата е фиксирана в стената (закрепване „закрепване“) (фиг. 20.2a). Разделяме гредата на зони за натоварване.

Зоната на натоварване се счита за частта от гредата между външните сили.

На представената фигура има 3 товарни секции.

Ще използваме метода на сеченията и ще определим вътрешните силови фактори във всяко сечение.

Започваме изчислението от свободния край на гредата, за да не определяме големината на реакциите в опорите.

Надлъжната сила е положителна, сечение 1 е разтегнато.

Надлъжната сила е положителна, сечение 2 е разтегнато.

Надлъжната сила е отрицателна, участък 3 е компресиран.

Получената стойност N 3 е равна на реакцията във вграждането.

Под диаграмата на гредата изграждаме диаграма на надлъжната сила (фиг. 20.2, b).

Диаграмата на надлъжната сила е графика на разпределението на надлъжната сила по оста на греда.

Оста на диаграмата е успоредна на надлъжната ос.

Нулевата линия се изчертава с тънка линия. Стойностите на силата се отлагат от оста, положителни - нагоре, отрицателни - надолу.

В рамките на една секция стойността на силата не се променя, поради което диаграмата е очертана от сегменти от прави линии, успоредна на остаОз.

Напрежения. Ефективни и допустими напрежения

Големината на вътрешната сила дава представа за съпротивлението на напречното сечение като цяло (интегрално), но не дава представа за интензивността на работата на материала в отделни точки на сечението. Така че, при еднаква надлъжна сила, материалът в пръчка с по-голямо напречно сечение ще работи по-малко интензивно, по-малко интензивно от по-малко.

Напрежения - вътрешни сили на единица площ на сечението. Напреженията, насочени перпендикулярно (нормално) към сечението, се наричатнормално.

$\sigma = \frac(N)(A)$

Единици за напрежение - Pa, kPa, MPa.

Знаците на напрежението се приемат като за надлъжната сила.

Ефективни напрежения - напрежения, които възникват в разглеждания участък.

Всеки прът в момента на разрушаване има определени напрежения, които зависят само от материала на пръта и не зависят от площта на напречното сечение.

Позволенволтаж$\left[ \sigma \right]$- такива напрежения, които не трябва да бъдат превишавани в проектираните конструкции. Допустимите напрежения зависят от здравината на материала, естеството на неговото разрушаване и степента на отговорност на конструкцията.

Принципът на Сен-Венан : в участъци, достатъчно отдалечени от мястото, където се прилага натоварването, разпределението на напрежението не зависи от метода на прилагане на натоварването, а зависи само от неговия резултат.

тоест разпределението на напрежението в раздел I-Iза трите различни случая, показани на фигурата, се приема, че е еднакъв.

Рисунка - илюстрация на принципа Сен-Венан

Абсолютна и относителна деформация

При разтягане възниква прътов удължител - разликата между дължината на пръта преди и след натоварването. Това количество се наричаабсолютна деформация .

$\Делта l = (l_1) - l$

Относителна деформация - съотношението на абсолютната деформация към първоначалната дължина.

$\varepsilon = \frac((\Delta l))(l)$

$\sigma = E\cdot\varepsilon$

Таблица - физико-механични характеристики на материалите

Материал

Модул на еластичност, x10 10 Pa

Коефициент на Поасон

Стомана

19 - 21

0,25 - 0,33

Излято желязо

11,5 - 16

0,23 - 0,27

Мед, месинг, бронз

0,31 - 0,42

Алуминий

0,32 - 0,36

Тухлена зидария

Бетон

1 - 3

0,1 - 0,17

Каучук

0,0008

0,47

Пример 1.Изградете диаграма за колона с променливо напречно сечение (фиг. А). Дължини на секциите 2 м. Натоварвания: концентрирани =40 kN, =60 kN, =50 kN; разпределени =20 kN/m.

Ориз. 1.Диаграма на надлъжните сили N

Решение: Използваме метода на раздела. Разглеждаме (един по един) равновесието на отсечената (горна) част на колоната (фиг. 1 V).

От уравнението за отрязаната част на пръта в произволен разделнадлъжна сила на сечението

(),

при =0 kN;

при =2 m kN,

в раздели на раздели имаме съответно:

KN,

KN,

KN,

И така, в четири секции надлъжните сили са отрицателни, което показва компресионна деформация (скъсяване) на всички секции на колоната. Въз основа на резултатите от изчислението изграждаме диаграма на надлъжните сили (фиг. 1 b), спазвайки мащаба. От анализа на диаграмата следва, че в зони без натоварвания надлъжната сила е постоянна, в натоварени зони тя е променлива, а в точките на приложение на концентрирани сили се променя рязко.

Пример 2.Изградете диаграма N zза пръта, показан на фигура 2.

Ориз. 2.Схема на натоварване на пръта

Решение: Прътът се натоварва само от концентрирани аксиални сили, така че надлъжнитесила във всяка област е постоянен. На границата на парцелитеN zпретърпява разкъсвания. Нека вземем посоката на кръга от свободния край (разрез.д) до прищипване (сек.А). Местоположение на DEнадлъжната сила е положителна, тъй като силата предизвиква разтягане, т.е.NED = + Е. В напречно сечение днадлъжната сила се променя рязко от NDE= NED= Епреди N D C= N D E – 3 Е= 2 Е(намираме от условието за равновесие на безкрайно малкия елементдз, разположен на границата на две съседни площиCDИ DE).

Обърнете внимание, че скокът е равен на големината на приложената сила3 Еи изпратен до отрицателна странаN z, тъй като силата 3Fпричинява компресия. Местоположение на CDние имаме N CD= N DC= 2 Е. В напречно сечение ° Снадлъжна сила се променя рязкоот N CD= 2 Епреди N CB =N CD+ 5 Е= 3 Е. Големината на скока е равна на приложената сила 5Е. В рамките на сайтаCBнадлъжната сила отново е постояннаN CB =N пр.н.е=3 Е. И накрая, в разделINна диаграмата N zотново скок: надлъжната сила се променяот N пр.н.е= 3 Епреди N VA= N пр. н. е. – 2 Е= Е. Посоката на скока е надолу (към отрицателни стойности), тъй като силата е 2Епричинява компресия на пръта. ДиаграмаN zе показано на фигура 2.

Дефиниция на движенията

Упражнение

За дадена статично определена стоманена греда се изисква следното:

1) конструирайте диаграми на надлъжни сили ни нормални напрежения σ, записвайки в общ вид за всяко сечение израза ни σ и посочване на техните стойности в характерни секции на диаграмите;

2) определете общото изместване на гредата и изградете диаграма на преместванията δ на напречните сечения, като вземете еластичния модул E = 2·10 MPa.

Цел на работата научете се да конструирате диаграми на надлъжни сили и нормални напрежения и да определяте премествания.

Теоретична подготовка

Видове натоварвания на греда, при които в напречното й сечение се проявява само един вътрешен силов фактор – т.нар разтягане или компресия . Резултат външни силисе прилага в центъра на тежестта на напречното сечение и действа по надлъжната ос. Вътрешните сили се определят по метода на сечението. Нормалната сила в напречното сечение на греда е резултат от нормалните напрежения, действащи в равнината на напречното сечение

N = ∑F (5.1).

Големината на надлъжните сили в различните сечения на гредата не е еднаква. Графика, показваща промяната в големината на надлъжните сили в сечението на лъча по дължината му, се нарича диаграма на надлъжните сили.

Законът за разпределение на напрежението може да се определи чрез експеримент. Установено е, че ако върху пръта се приложи правоъгълна мрежа, тогава след прилагане на надлъжно натоварване външният вид на мрежата няма да се промени, тя все още ще остане правоъгълна и всички линии ще бъдат прави. Следователно можем да заключим, че разпределението на надлъжните деформации е равномерно по напречното сечение и въз основа на закона на Хук ( σ = Eε) и нормални напрежения S = const. Тогава N = S·F, от което получаваме формула за определяне на нормалните напрежения в напречното сечение при опън

σ = MPa (5.2)

A – площ около разглеждания участък от дървен материал;

N е резултантната на вътрешните сили в тази област (според метода на сечението).

За да се гарантира здравината на пръта, трябва да бъде изпълнено условието за якост - конструкцията ще бъде здрава, ако максималното напрежение във всяка точка на натоварената конструкция не надвишава допустимата стойност, определена от свойствата на материала и условията на работа на структура, т.е

σ ≤ [σ ], τ ≤ [τ] (5.3)

Когато една греда се деформира, нейната дължина се променя с, а напречният й размер се променя с . Тези стойности също зависят от първоначалните размери на дървения материал.

Затова те обмислят

– надлъжна деформация; (5.4)

– напречна деформация. (5,5)

Експериментално е доказано, че , където μ = 0, …, 0,5 – коефициентът на Поасон. Примери: μ=0 – корк, μ=0,5 – каучук, – стомана.

В границите на еластичната деформация се изпълнява законът на Хук: , където E е еластичният модул или модулът на Юнг.

Работен ред

1. Разделяме гредата на секции, ограничени от точките на прилагане на силите (номерираме секциите от свободния край);

2. Използвайки метода на сечението, ние определяме величината на надлъжните сили в напречното сечение на всяко сечение: N = ∑F;

3. Изберете мащаб и изградете диаграма на надлъжните сили, т.е. под изображението на гредата (или в близост) начертаваме права линия, успоредна на нейната ос, и от тази права линия изчертаваме перпендикулярни сегменти, съответстващи на надлъжните сили в избраната скала (поставяме положителна стойност нагоре (или надясно) ), отрицателна стойност - надолу (или наляво).

4. Определяме общото изместване на гредата и изграждаме диаграма на преместванията δ на напречните сечения.

5. Отговорете на въпроси за сигурност.

Контролни въпроси

1. Какво се нарича прът?

2. Какъв тип натоварване на прът се нарича аксиално напрежение (компресия)?

3. Как се изчислява стойността на надлъжната сила в произволно напречно сечение на пръта?

4. Какво представлява диаграмата на надлъжните сили и как се построява?

5. Как се разпределят нормалните напрежения в напречните сечения на централно опънат или централно компресиран прът и по каква формула се определят?

6. Какво се нарича удължение на пръта (абсолютна надлъжна деформация)? Какво е относителна надлъжна деформация? Какви са размерите на абсолютните и относителните надлъжни деформации?

7. Какъв е модулът на еластичност E? Как стойността на E влияе върху деформацията на пръта?

8. Формулирайте закона на Хук. Напишете формули за абсолютните и относителните надлъжни деформации на пръта.

9. Какво се случва с напречните размери на пръта, когато се разтегне (свие)?

10. Какво е коефициентът на Поасон? В какви граници варира?

11. С каква цел се извършват? механични тестовематериали? Какви напрежения са опасни за пластичните и крехките материали?

Пример за изпълнение

Изграждане на диаграми на надлъжни сили и нормални напрежения за натоварена стоманена греда (фиг. 5.1). Определете удължението (скъсяването) на гредата, ако E

Фиг.5.1

Дадено е: F = 2 kH, F = 5 kH, F = 2 kH, A = 2 cm, A, л= 100 mm, l = 50 mm, л= 200 mm,



Подобни статии