Дифференциальные зависимости между ВСФ и между интенсивностью внешних распределения нагрузок и ВСФ.



Интегральные зависимости между s и tи внутренними силовыми факторами

y
x
s
z
tyz
tzx
t
r

 

 

Рис. 3.3Связь между напряжениями и внутренними усилиями

Правило построения и контроля построения эпюр ВСФ.

В различных сечениях одного и того же бруса внутренние силовые факторы различны. Для расчета конструкций на прочность весьма важно знать как величину внутренних силовых факторов, так и характер их изменения по длине бруса, что устанавливается по эпюрам ВСФ.

Эпюрой называется график, характеризующий закон изменения какого-либо параметра (например, ВСФ, напряжения, перемещения, температуры и др.) по длине или высоте составной части конструкции. Эпюра позволяет установить местоположение опасного сечения, где вероятнее всего произойдет разрушение конструкции.

При построении эпюр необходимо придерживаться следующих общих правил и порядка.

Правила построения эпюр ВСФ:

- ось, или база, эпюры выбирается рядом с исходной расчетной схемой;

- ординаты эпюры откладываются от оси в некотором масштабе с учетом знака;

- поле эпюры подвергается штриховке (штриховые линии должны быть перпендикулярны к оси эпюры), внутри него указывается знак и обозначаются характерные ординаты эпюры;

- выше или рядом с эпюрой дается ее название и указывается размерность, если эпюра построена в числовом виде.

Порядок построения эпюр ВСФ:

- расчетная схема заданного бруса разбивается на силовые участки, то есть участки, в пределах которых закон изменения заданного фактора является одним и тем же, т.е. неизменным. Границами силовых участков являются сечения, в пределах которых действуют внешние нагрузки (M, F, q) или изменяются направление оси и поперечные размеры бруса;

- для каждого силового участка применяется метод сечений (правило “РОЗУ”) и составляется общее уравнение искомого ВСФ в виде функции переменной абсциссы z ;

l GWrxXVdgqZdd/oXiBz4jST5C5jRewUd4LmTutTRczGdPitvVKhFqlYhwUhxmlQgBgp+qj6D50m65 pQWVSywVvlrPbsMilH+nHYonkZmu0ngeZe/+DwAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAwEI0D+IAAAAK AQAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbEyPwW7CMBBE75X6D9ZW6g1sQ9NCiIMQantClQqVKm4mXpKI eB3FJgl/X/fUHlfzNPM2W4+2YT12vnakQE4FMKTCmZpKBV+Ht8kCmA+ajG4coYIbeljn93eZTo0b 6BP7fShZLCGfagVVCG3KuS8qtNpPXYsUs7PrrA7x7EpuOj3EctvwmRDP3Oqa4kKlW9xWWFz2V6vg fdDDZi5f+93lvL0dD8nH906iUo8P42YFLOAY/mD41Y/qkEenk7uS8axRkMgIKphIIZbAIvC0eEmA nRTMxHwJPM/4/xfyHwAAAP//AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4AAADhAQAAEwAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4/SH/1gAAAJQBAAAL AAAAAAAAAAAAAAAAAC8BAABfcmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQAHFfQ+egwAAEOqAAAO AAAAAAAAAAAAAAAAAC4CAABkcnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQDAQjQP4gAAAAoB AAAPAAAAAAAAAAAAAAAAANQOAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABADzAAAA4w8AAAAA " o:allowoverlap="f">

F
l
M
Q
Рисунок 2.6- Пример построения эпюр ВСФ  
F
F×l
- по полученным уравнениям определяются характерные ординаты эпюры и выполняется их построение в соответствии с вышерассмотренными правилами (рисунок

 

При построении эпюр ВСФ предварительно устанавливаются правила знаков, которые являются условными для каждого ВСФ

 

22)  Состояние растяжение-сжатие. Определение напряжений в поперечном сечении (без учета и с учетом собственного веса).

Под растяжением (сжатием) понимают такой вид нагружения, при котором в поперечных сечениях стержня возникают только продольные силы , а прочие силовые факторы равны нулю.

Рассмотрим однородный прямолинейный стержень длиной  и площадью поперечного сечения А, на двух концах которого прило­жены две равные по величине и противоположно направленные центральные продольные силы Р (рис. 2.2, а).

Продольная сила – внутреннее усилие, равное сумме проекций всех внешних сил, взятых с одной стороны от сечения, на ось стержня. Примем следующее правило знаков дляпродольной силы: растягивающая продольная сила положительна, сжимающая – отрицательна (рис. 2.1).

Рис.2.1

 

Поместим начало плоской системы координат yz в центре тяжести левого сечения, а ось направим вдоль продольной оси стержня.

Для определения величин внутренних усилий воспользуемся методом сечений. Задавая некоторое сечение на расстояние z ( ) от начала системы координат и рассматривая равновесие левой относительно заданного сечения части стержня (рис. 2.2, б), приходим к следующему уравнению:

,

откуда следует, что

.

Следовательно, продольная сила в сечении численно равна сумме проекций на ось стержня всех сил, расположенных по одну сторону сечения

                                                                                                             (2.1)

 

Рис. 2.2

 

Для наглядного представления о характере распределения продольных сил по длине стержня строится эпюра продольных сил . Осью абсцисс служит ось стержня. Каждая ордината графика – продольная сила (в масштабе сил) в данном сечении стержня.

Эпюра позволяет определить, в каком сечении действует максимальное внутреннее усилие (например, найти Nmax при растяжении-сжатии). Сечение, где действует максимальное усилие будем называть опасным.

Отсутствует пример расчета. Его я не нашел к сожалению.

 

23) Определение деформации при растяжении-сжатии.

Oпыты показывают, что при растяжении длина стержня увеличивается, а поперечные размеры уменьшаются, при сжатии - наоборот (рис.2.7).

Абсолютная продольная и поперечная деформации равны

; .

Относительная продольная деформация e и относительная поперечная деформация e' равны

; .

В пределах малых удлинений для большинства материалов справедлив закон Гука - нормальные напряжения в поперечном сечении прямо пропорциональны относительной линейной деформацииe

.                                         (2.2)

Коэффициент пропорциональности E - модуль продольной упругости, его величина постоянна для каждого материала. Он характеризует жесткость материала, т.е. способность сопротивляться деформированию под действием внешней нагрузки.

Средние значения E и m для некоторых материалов даны в таблице 1.1.

                                                                                   Таблица 1.1

                                    Значения модуля упругостиЕ и коэффициента Пуассона n

Материал Е, МПа n
Сталь (2-2.2)×105 0.24-0.3
Титан 1.1×105 0.25
Алюминий 0.7×105 0.32-0.36
Медь 1.0×105 0.31-0.34
Чугун (1.1-1.6)×105 0.23-0.27
Резина 1.0-0.8 0.5
Пробка - 0
Стекловолокно (0.18-0.4)×105 0.25
Дерево 1×104 -

Так как , а , то подставляя в закон Гука (2.2) можно получить формулу для определения абсолютного удлинения (укорочения) стержня

.

Эта зависимость также выражает закон Гука.

Знаменатель EF называется жесткостью при растяжении - сжатии или продольной жесткостью.

Отношение относительной поперечной деформации e' к относительной продольной деформации e, взятое по модулю, называется коэффициентом поперечной деформации иликоэффициентом Пуассона

.

Эта величина является постоянной для каждого материала и определяется экспериментально.

Значения n для различных материалов изменяются в пределах  (n= 0 у пробки, n= 0,5 у резины). Для большинства конструкционных материалов n=0,25…0,33 (табл. 1.1).

E и n являются основными характеристиками упругости изотропного материала.

 

24) Закон Гука при растяжении-сжатии и сдвиге.

Растяжение сжатие:

Закон Гука выражает прямо пропорциональную зависимость между нормальным напряжением и относительной деформацией: или, если представить в другом виде: где Е - модуль продольной упругости. Это физическая постоянная материапа, характеризующая его способность сопротивпяться упругому деформированию.

Закон Гука при сдвиге: g = t/G или t = G×g .

G — модуль сдвига или модуль упругости второго рода [МПа] — постоянная материала, характеризующая способность сопротивляться деформациям при сдвиге. (Е — модуль упругости, m— коэффициент Пуассона).

Потенциальная энергия при сдвиге: .

Удельная потенциальная энергия деформации при сдвиге: ,

где V=а×F — объем элемента. Учитывая закон Гука, .

Вся потенциальная энергия при чистом сдвиге расходуется только на изменение формы, изменение объема при деформации сдвига равно нулю.

 

Закон Пуассона.

вероятность возникновения случайного события n раз за время t. l - интенсивность случайного события.

Свойства:

1) МО числа событий за время t: М = l*t.

2) среднеквадратическое отклонение числа событий , для данного распределения М = D.

Распределение Пуассона получается из биноминального, если число испытаний m неограниченно возрастает, а МО числа событий остается постоянным.

Закон Пуассона используется в том случае когда необходимо определить вероятность того что за данное время произойдет 1,2,3…отказов.

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 594;