Сопротивление материалов - часть 30

 

  Главная      Учебники - Производство     

 

поиск по сайту           правообладателям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  28  29  30  31   ..

 

 

Сопротивление материалов - часть 30

 

 

Приложение 1

Вывод основных зависимостей

при растяжении, кручении и изгибе стержня

При  рассмотрении  отдельных  видов  деформации  (нагружения)

стержня  в  соответствующих  разделах  подробно  рассматривалось  по-
лучение основных зависимостей и их преобразования. В приводимой
ниже таблице повторены эти выводы в сжатом виде.

Вид нагружения Растяжение

Кручение

Изгиб

ур-я

Кинематические

зависимости

εεεε ====

dw

dz

γγγγ

ϕϕϕϕ ρρρρ

====

d

dz

εεεε ====

d

dz

y

θθθθ

(1)

Физические

зависимости

σσσσ

 = E

εεεε

ττττ

 = G

γγγγ

σσσσ

 = E

εεεε

(2)

Статические
зависимости

N

dF

=

∫ σσσσ

F

M

K

==== ∫∫∫∫

ρρρρ

ττττ

dF

F

M

==== ∫∫∫∫

y

σσσσ

dF

F

(3)

(1) 

 (2)

σσσσ ====

E

dw

dz

ττττ

====

ρρρρ ρρρρ

G

d

dz

σσσσ

 = E

d

dy

θθθθ

y

(4)

(4) 

 (3)

Дифференциальные

уравнения

dw

dz

EF

N

=

d

d

ϕϕϕϕ

z

=

M

K

G J

P

d

dz

EJx

θθθθ

====

M

(5)

(5) 

(4)

Напряжения

в сечении

σσσσ

 =

N

F

ττττ

====

ρρρρ

M

K

J

P

σσσσ

 = 

M

J

x

y

(6)

Максимальные

напряжения

в сечении

σσσσ

 =

N

F

ττττ

max

 = 

M

K

W

P

W

x

=J

P

/

ττττ

max

σσσσ

max

 = 

M

W

x

W

x

=J

x

/y

max

(7)

Следует обратить внимание на единообразие получения и преоб-

разования зависимостей при различных видах нагружения, а также на
полную аналогию зависимостей при кручении и изгибе.

Приложение 2

Основные расчетные формулы

Растяжение и сжатие

Смысл зависимости

Формула

Примечания

1

 

Определение внутренних

сил по методу сечений

 

F

= 0  

  N

 

N = 

P

i

 

N - нормальная (продольная) сила

 

P

i

 - внешние силы

2

 

Напряжения в

 

поперечном сечении

стержня

 

σσσσ

=

N

F

 

σσσσ

 - нормальные напряжения

 

F  - площадь поперечного сечения

3

 

Напряжения в

 

наклонном сечении

стержня

 

σσσσ

σσσσ

ττττ

σσσσ

α

αα

α

α

αα

α

αααα

αααα

=

=

cos

sin

2

2

1

2

 

σσσσ

 - нормальные напряжения в попереч-

ном сечении; 

α

αα

α

 - угол между поперечным

и наклонным сечениями

4

 

Условие прочности для

стержня из пластичного

материала

 

σσσσ

max 

≤≤≤≤

 [

σσσσ

]

 

[

σσσσ

]=

σσσσ

T

/n

T

 - допускаемые напряжения при

растяжении и сжатии

5

 

Условия прочности для

стержня из хрупкого

материала

 

σσσσ

р,max 

≤≤≤≤

 [

σσσσ

]

р

 

σσσσ

с,max 

≤≤≤≤

 [

σσσσ

]

с

 

[

σσσσ

]

р

=

σσσσ

вр 

/n

в 

, [

σσσσ

]

с

=

σσσσ

вс

/n

в 

-

 

допускаемые напряжения при

 

растяжении и сжатии

6

 

Линейная деформация

на участке

 

εεεε

∆∆∆∆

    

=

l

l

 

l - длина участка

 

∆∆∆∆

l - изменение длины участка

7

 

Закон Гука

 

для материала

 

σσσσ

σσσσ

εεεε εεεε

=

=

E

E

,  

 

E - модуль Юнга материала

8

 

Закон Гука

 

для участка стержня

 

∆∆∆∆

l

N l

F

=

E

 

При постоянной деформации на

 

участке 

εεεε

 = const

9

 

Коэффициент

 

Пуассона

 

µµµµ

εεεε

εεεε

=

 

εεεε

/

 - поперечная деформация

 

εεεε

  - продольная деформация

10

 

Определение поперечной

деформации

 

= −

εεεε

εεεε

µµµµ

 

µµµµ

- коэффициент Пуассона

11

 

Продольные перемеще-

ния поперечных сечений

 

w

z

=w

o

+

εεεε⋅⋅⋅⋅

z

 

w

- перемещение сечения при z=0 на

участке 

εεεε

 = const

12

 

Перемещение

сечения в конце

 

участка стержня

 

 

w

к

=w

н

+

∆∆∆∆

l

 

w

Н

 - перемещение начального сечения

участка

Стержневые системы

13

Определение усилий

из уравнений

равновесия

F

x

=0,   

F

y

=0,

m

z

=0,  

  N

i

N

- нормальная сила в i-ом стержне

14

Определение

напряжений

σσσσ

N

i 

/ F

i

σσσσ

i

 - напряжения в i-ом стержнe

15

Определение

перемещений по методу

единичной нагрузки

δδδδ ====

N

iN ili

E

i

F

i

i

=

1

m

 

N

i

 - нормальная сила в i-ом стержне для

единичного состояния; N

- нормальная

сила в i-ом стержне для грузового со-

стояния; m- число стержней

Кручение

Смысл зависимости

Формула

Примечания

1

Определение внутренних

моментов по

методу сечений

m

z

=0  

  M

к

M

к

 – крутящий момент

в сечении

2

Касательные напряжения в

произвольной точке круглого

сечения

ττττ

ρρρρ

=

M

K

J

p

J

р

 - полярный момент инерции се-

чения; 

ρρρρ

 - расстояние от центра се-

чения до точки

3

Максимальные

касательные

напряжения в сечении

ττττ

max

K

=

M

W

p

W

p

=J

p

/

ρρρρ

max

 - полярный

момент сопротивления сечения;

ρρρρ

max

 – расстояние от центра до

наиболее удаленных точек

4

Условие прочности

вала при кручении

ττττ

max 

≤≤≤≤

 [

ττττ

]

[

ττττ

]=

ττττ

T

/ n

- допускаемые

напряжения

5

Напряжения в наклонных

площадках

при чистом сдвиге

σσσσ

α

αα

α

α

αα

α

ττττ

ττττ

ττττ

=

=

sin

cos

2

2

α

α

τ

касательные напряжения

чистого сдвига;

α

αα

α

 - угол между поперечным

и наклонным сечениями

6

Закон Гука

при чистом сдвиге

ττττ

γγγγ

=

G

γγγγ

 - угловая деформация

(угол сдвига)

G - модуль сдвига

материала

7

Связь модуля сдвига G

и модуля Юнга E

G

E

=

+

2 1

(

)

µµµµ

µµµµ

 - коэффициент Пуассона

8

Относительный угол

закручивания

=

=

ϕϕϕϕ

ϕϕϕϕ ϕϕϕϕ

d

d

z

; 

M

K

J

G

p

ϕϕϕϕ

 - функция углов поворота

сечений

9

Определение углов

закручивания

на участке

ϕϕϕϕ

z

=

ϕϕϕϕ

o

+

ϕϕϕϕ

/

⋅⋅⋅⋅

z

ϕϕϕϕ

/

=const - относительный угол за-

кручивания на участке

10

Угол закручивания

участка вала

∆∆∆∆

ϕϕϕϕ

ϕϕϕϕ

=

=

l

M

K

J

l

G

p

ϕϕϕϕ

/

=const  на участке

l - длина участка

11

Угловое перемещение

сечения

в конце участка вала

ϕϕϕϕ ϕϕϕϕ

ϕϕϕϕ

∆∆∆∆

K

H

=

+

ϕϕϕϕ

Н

,– угол поворота начального се-

чения;  

∆∆∆∆ϕϕϕϕ

 - угол закручивания уча-

стка

12

Условие жесткости вала

[[[[ ]]]]

′′′′

′′′′

≤≤≤≤

ϕϕϕϕ

ϕϕϕϕ

max

[

ϕϕϕϕ′′′′

] допускаемый относительный

угол закручивания

13

Касательные напряжения

ττττ

max

  и  

ττττ′′′′

в прямоугольном сечении

ττττ

max

к

к

=

M

W

ττττ

/

 = 

ηηηηττττ

max

W

K

=

α

ab

- момент сопротивления

прямоугольного сечения при круче-

нии;

a, b - большая и малая          стороны

прямоугольника

14

Угол закручивания вала пря-

моугольного сечения

∆∆∆∆

ϕϕϕϕ

=

M

K

K

J

l

G

J

K

=

ββββ

ab

3

 - момент инерции

прямоугольного сечения

при кручении

Изгиб

Смысл зависимости

Формула

Примечания

1

 

Определение

 

внутренних сил

 

по методу сечений

 

F

y

=0  

  Q

 

m

x

=0  

  M

 

- поперечная сила;

 

M - изгибающий момент

2

 

Дифференциальные

 

зависимости

 

при изгибе

 

 

   

     

d

dz

q

d

dz

d

dz

q

Q

Q

=

=

=

;

M

2

2

M

 

q – интенсивность распределённой

нагрузки

3

 

Нормальные

 

напряжения

 

в произвольной точке

поперечного сечения

 

σσσσ

=

M

J

x

y

 

J

- момент инерции сечения относитель-

но главной центральной оси x y  рас-

стояние от оси x до точки

4

 

Максимальные

 

нормальные

напряжения

в сечении

 

σσσσ

m ax

x

=

M

W

 

 

W

- момент сопротивления сечения

 

5

 

Условие прочности для

балки

из пластичного

материала

 

σσσσ

max 

≤≤≤≤

 [

σσσσ

]

 

σσσσ

max

 - максимальные напряжения

 

в балке

 

[

σσσσ

]=

σσσσ

/n

- допускаемые напряжения

6

 

Условия прочности для

балки из хрупкого

материала

 

σσσσ

р,max 

≤≤≤≤

 [

σσσσ

]

р

 

σσσσ

с,max 

≤≤≤≤

 [

σσσσ

]

с

 

[

σσσσ

]

р

=

σσσσ

вр 

/ n

в 

, [

σσσσ

]

с

=

σσσσ

вс 

/ n

в  

-

 

допускаемые напряжения при

 

растяжении и сжатии

7

 

Касательные

 

напряжения

 

в произвольной точке

сечения балки

 

ττττ

=

Q S

J

x

x

*

( )

b y

 

b(y) - ширина сечения в месте

 

определения напряжений;

 

S

x

*

- статический момент отсечённой

 

части сечения

8

 

Зависимость

между

 

линейным и угловым

 

перемещениями

 

θθθθ

=

d

dz

v

 

v - прогиб сечения балки

 

θθθθ

 - угол поворота сечения балки

9

 

Определение

 

кривизны оси балки в

сечении

 

κκκκ ====

κκκκ

θθθθ

;;;;   

   

   

   

d

dz

=

M

EJ

x

 

 

M - изгибающий момент в сечении

 

EJ

x

 - жесткость балки при изгибе

10

 

Дифференциальное

уравнение упругой ли-

нии балки

 

d

dz

x

2

2

v

=

M

EJ

 

M(z) - функция изгибающего

 

момента по длине балки

11

 

Интеграл Мора

 

для определения

 

перемещений

 

сечений балки

 

δδδδ =

Ì Ì

1

EJ

x

dz

l

 

δδδδ

 - линейное или угловое       перемеще-

ние сечения балки,

 

M(z), М

1

(z)

 

- функции моментов для гру-

зового и единичного состояний

12

Способ Верещагина

для вычисления
интеграла Мора

δδδδ

ω

ω

ω

ω ηηηη

= ∑

i

x

i

i

i

(

)

E J

n

ω

ωω

ω

 - площадь «грузовой эпюры»;

ηηηη

 - ордината на «единичной эпюре» под

центром площади грузовой эпюры

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  28  29  30  31   ..