Расчеты на прочность при осевом растяжении

Расчеты на прочность при осевом растяжении thumbnail

Расчет на прочность при растяжении
Расчеты на прочность при осевом растяжении
Расчеты на прочность при осевом растяжении

2.4. РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ Основной задачей расчета конструкции на растяжение является обеспечение ее прочности в условиях эксплуатации. Условие прочности – оценка прочности элемента конструкции, сводящаяся к сравнению расчетных напряжений с допускаемыми: σ≤рσ[р ]; σ с ≤[ с],σ (2.9) где σр и σс – наибольшие расчетные растягивающие и сжимающие напряжения; [σр] и [σс] – допускаемые напряжения при растяжении и сжатии. Допускаемое напряжение – наибольшее напряжение, которое можно допустить в элементе конструкции при условии его безопасной, долговечной и надежной работы: Здесь σпред – предельное напряжение (состояние), при котором конструкция перестает удовлетворять эксплуатационным требованиям; им мо- гут быть предел текучести, предел прочности, предел выносливости, пре- дел ползучести и др. Для конструкций из пластичных материалов при определении допускаемых напряжений используют предел текучести σт (рис. 2.4, а). Это связано с тем, что в случае его превышения деформации резко возрастают при незначительном увеличении нагрузки и конструкция перестает удовлетворять условиям эксплуатации. Допускаемое напряжение в этом случае определяют как Для хрупких материалов (чугун, бетон, керамика) где σвр и σвс – пределы прочности при растяжении и сжатии (рис. 2.4, б). Здесь [n] – нормативный коэффициент запаса прочности. В зависимости от той предельной характеристики, с которой сравнивают расчетное напряжение σ, различают [nт] – нормативный коэффициент запаса прочности по отношению к пределу текучести σт и [nв] – нормативный коэффициент запаса прочности по отношению к пределу прочности σв. Запас прочности – отношение предельно допустимой теоретической нагрузки к той нагрузке, при которой возможна безопасная работа конструкции с учетом случайных перегрузок, непредвиденных дефектов и недостоверности исходных данных для теоретических расчетов. Нормативные коэффициенты запаса прочности зависят: − от класса конструкции (капитальная, временная), − намечаемого срока эксплуатации, − условий эксплуатации (радиация, коррозия, загнивание), − вида нагружения (статическое, циклическое, ударные нагрузки) − неточности задания величины внешних нагрузок, − неточности расчетных схем и приближенности методов расчета − и других факторов. Нормативный коэффициент запаса прочности не может быть единым на все случаи жизни. В каждой отрасли машиностроения сложились свои подходы, методы проектирования и приемы технологии. В изделиях общего машиностроения принимают [nт] = 1,3 – 2,2; [nв] = 3 – 5. Вероятность выхода из строя приближенно можно оценить с помощью коэффициента запаса в условии прочности: n = 1 соответствует вероятности невыхода из строя 50 %; n = 1,2 соответствует вероятности невыхода из строя 90 %; n = 1,5 соответствует вероятности невыхода из строя 99 %; n = 2 соответствует вероятности невыхода из строя 99,9 %. Для неответственных деталей n = 2 много. Для ответственных – мало. Так для каната подъемного лифта это означает на 1000 подъемов одно падение. При расчете конструкций на прочность встречаются три вида задач, которые вытекают из условия прочности а) поверочный расчет (проверка прочности). Известны усилие N и площадь A. Вычисляют σ = N/A и, сравнивая его с предельным σт или σв (для пластичного и хрупкого материалов соответственно), находят фактический коэффициент запаса прочности который затем сопоставляют с нормативным [n]; б) проектный расчет (подбор сечения). Известны внутреннее усилие N и допускаемое напряжение [σ]. Определяют требуемую площадь поперечного сечения стержня в) определение грузоподъемности (несущей способности). Известны площадь А и допускаемое напряжение [σ]. Вычисляют внутреннее усилие N≤N[ ] = ⋅[σ]A, (2.15) а затем в соответствие со схемой нагружения – величину внешней нагрузки F ≤ [F].

Источник

Расчеты на прочность стержней и других элементов конструкций составляют одну из основных задач сопротивления материалов. Целью этих расчетов является обеспечение надежной и безопасной работы элементов конструкций и сооружений в течение всего периода эксплуатации при минимальном расходе материала.

Расчеты на прочность производятся на основе определенных методов, позволяющих сформулировать условия прочности элементов конструкций при различных воздействиях.

Основным методом расчета на прочность элементов строительных конструкций является метод предельных состояний. В этом методе значения всех нагрузок, действующих на конструкцию в течение всего периода ее эксплуатации, разделяются на нормативные и расчетные. Нормативные значения нагрузок характеризуют их действие на конструкцию при нормальных условиях ее эксплуатации. Это собственный вес конструкции, атмосферные воздействия снега, ветра, вес технологического оборудования, людей и т.п. Нормативные значения нагрузок приведены в строительных нормах и правилах (СНиП).

Расчетные значения нагрузок Рр определяются путем умножения нормативных значений Рн на коэффициенты надежности по нагрузке уу-:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

С помощью коэффициентов производится учет возможного отклонения нагрузок от их нормативных значений в неблагоприятную для работы конструкции сторону. Значения коэффициентов надежности по нагрузке устанавливаются нормами проектирования с учетом различных факторов в пределах от 1,05 до 1,4.

В качестве основного параметра, характеризующего сопротивление материала конструкции различным воздействиям, принимается нормативное сопротивление RH, соответствующее значению предела текучести для пластичных материалов или временного сопротивления для хрупких материалов. Последние определяются с помощью механических испытаний.

При оценке прочности элементов конструкций величина нормативного сопротивления материала должна быть уменьшена за счет различных неблагоприятных факторов (например, ухудшения качества материала). Для этого вводится расчетное сопротивление, которое определяется по формуле

Расчеты на прочность при осевом растяжении

где ут — коэффициент надежности по материалу, изменяющийся в различных пределах в зависимости от физико-механических свойств материала. Например, для стали он изменяется в пределах от 1,025 до 1,15.

Кроме того, в условие прочности вводится коэффициент условий работы ус, с помощью которого учитываются конструктивные особенности и виды нагружения сооружений. Коэффициент ус может быть больше или меньше единицы.

Величины нормативных и расчетных сопротивлений и значения коэффициентов ур ут и ус приведены в соответствующих разделах строительных норм и правил (СНиП).

Условие прочности стержня при растяжении и сжатии, согласно методу предельных состояний, имеет следующий вид:

Читайте также:  Осевое растяжение и сжатие бруса

Расчеты на прочность при осевом растяжении

где N — продольная сила в стержне, вычисленная от действия расчетных нагрузок; F — площадь поперечного сечения стержня.

Условие (3.27) обычно ставится для сечения стержня, в котором действуют наибольшие нормальные напряжения.

С помощью условия прочности (3.27) можно выполнить подбор сечения стержня, т.е. определить размеры поперечного сечения или установить номер прокатного профиля по сортаменту, а также определить грузоподъемность стержня или стержневой системы. Подбор сечения стержня выполняется по формуле

Расчеты на прочность при осевом растяжении

При расчете на прочность элементов машиностроительных конструкций используется метод расчета по допускаемым напряжениям. В этом методе внутренние усилия и напряжения в элементах конструкции вычисляются от действия нормативных нагрузок, допускаемых при нормальной эксплуатации данной конструкции. Сопротивление материала различным воздействиям характеризуется допускаемым напряжением [а], которое определяется по формулам: для хрупких материалов

Расчеты на прочность при осевом растяжении

для пластичных материалов

Расчеты на прочность при осевом растяжении

где пви пт — коэффициенты запаса прочности по отношению к временному сопротивлению ов и пределу текучести от.

Коэффициенты запаса принимаются с учетом целого ряда факторов, таких как физико-механические свойства материала, условия работы конструкции, характер действия нагрузок и т.п.

Величины допускаемых напряжений [о] для различных материалов приведены в соответствующих нормативных документах.

Условие прочности стержня при растяжении и сжатии по методу допускаемых напряжений имеет следующий вид:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

С помощью условия (3.31) можно также решать задачи подбора сечения стержня и определения грузоподъемности.

Пример 3.9. Жесткая балка АВ нагружена сосредоточенной силой и поддерживается с помощью стержня CD (рис. 3.24). Подберем сечение стержня в виде двух стальных прокатных равнобоких уголков и в виде двух стальных тяг круглого сечения. В расчетах примем нормативное значение силы Рн = 100 кН, yf= 1,4, ус = 1,0, R = 210 МПа = 21 кН/см2.

Определим расчетное значение силы:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Определим с помощью уравнения равновесия расчетное значение продольной силы в стержне CD:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Вычислим значение требуемой по условию прочности площади поперечного сечения стержня:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

В первом варианте принимаем по сортаменту сечение стержня в виде двух равнобоких уголков (рис. 3.25, а) _|1_56х56х5. Площадь поперечного сечения стержня равна F= 2 • 5,41 = 10,82 см2.

Во втором варианте определяем требуемый диаметр сечения каждого стержня (рис. 3.25, б):

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Рис. 3.24

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Рис. 3.25

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Округлив в большую сторону, примем D = 2,6 см.

Определим для первого варианта сечения значения напряжений в поперечном сечении стержня:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Прочность стержня обеспечена с небольшим запасом.

Пример 3.10. Стержневая система состоит из жесткой балки АВ, имеющей шарнирно-неподвижную опору С, и двух стержней BD и АЕ, поддерживающих балку (рис. 3.26). К балке приложена сила Р, нормативное значение которой равно 300 кН. Определим усилия в стержнях и подберем их сечения в виде двух стальных прокатных равнобоких уголков. В расчетах примем соотношение между площадями поперечных сечений стержней F2/F] = 1,3, yf = 1,2, ус = 1,0, R = 210 МПа = 21 кН/см2.

Расчетное значение силы Р равно Рр = 300 • 1,2 = 360 кН.

Данная стержневая система является статически неопределимой, поскольку для определения четырех неизвестных величин /V,, N2, Rcи Нсможно составить только три независимых уравнения статики. Используем уравнение равновесия относительно усилий в стержнях /V, и N2. Учитывая, что г, = 3 sin 30° = 1,5 м, получим

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Для получения дополнительного уравнения относительно N{ и N2 рассмотрим схему деформации системы. При повороте жесткой балки АВ на малый угол у (рис. 3.27) удлинения стержней составят:

Расчеты на прочность при осевом растяженииРасчеты на прочность при осевом растяжении

Рис. 3.26

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Рис. 3.27

Определим из подобия треугольников АА’С и В В’ С соотношение между величинами А/, и Д/2:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Выражаем величины удлинений стержней через действующие в них усилия и составляем дополнительное уравнение относительно N, и N2:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

где /j = 3/cos 30° = 3,46 ми /2 = 1,5 м — длины стержней.

Подставляем соотношение между усилиями в уравнение равновесия и определяем величины усилий в стержнях:
Расчеты на прочность при осевом растяжении

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Определяем требуемые по условию прочности площади поперечных сечений стержней:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Проверим выполнение принятого в начале расчета соотношения между площадями F{ и F2:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Поскольку принятое соотношение не выполняется, при подборе сечений стержней надо увеличить требуемую площадь поперечного сечения первого стержня и принять ее равной

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Принимаем по сортаменту сечения стержней в виде двух стальных прокатных равнобоких уголков, определяем действующие в стержнях напряжения и проверяем их прочность. Стержень BD (2|_75х75х8)

Расчеты на прочность при осевом растяженииРасчеты на прочность при осевом растяжении

Стержень (2L 110x110x7)
Расчеты на прочность при осевом растяжении

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Прочность стержней обеспечена.

Пример 3.11. Для данной системы (рис. 3.28) определим величину допустимой силы Р из условий прочности стержней Л В и ВС. Определим усилия и напряжения в стержнях. В расчетах примем R = 220 МПа = 22 кН/см2 иус = 0,9.

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Рис. 3.28

Составим уравнения равновесия:


Расчеты на прочность при осевом растяжении

Определим площади поперечных сечений стержней и выразим действующие в них напряжения через силу Р:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Напряжения в стержне АВ являются большими по величине. Определим из условия прочности этого стержня величину силы Р:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Примем Р = 245 кН и вычислим значения усилий и напряжений в стержнях:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Прочность стержней обеспечена.

Пример 3.12. Для латунного стержня ступенчато-постоянного сечения (рис. 3.29, а) определим величину силы .Риз условия прочности стержня. Определим напряжения в пределах каждого участка стержня. В расчетах используем метод допускаемых напряжений, приняв [о] = 80 МПа = 8 кН/см2.

Площади поперечных сечений стержня равны:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Строим эпюру продольных сил (рис. 3.29, б). Определяем нормальные напряжения в пределах участков стержня и выражаем их через силу Р.

Первый участок

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Второй участок

Расчеты на прочность при осевом растяженииРасчеты на прочность при осевом растяжении

Рис. 3.29

Эпюра о приведена на рис. 3.29, в. Ставим условие прочности по напряжениям на первом участке и определяем величину Р:

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Примем Р = 40 кН и определим усилия и напряжения в стержне:

Читайте также:  Преобразование графиков растяжение и сжатие графиков вдоль осей координат

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Источник

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

КАФЕДРА «ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИЕ ДИСЦИПЛИНЫ»

РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИ ОПРЕДЕЛИМЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ПРИ ОСЕВОМ РАСТЯЖЕНИИ И СЖАТИИ

Методические указания

к практическим занятиям по дисциплине

«Сопротивление материалов»

РПК «Политехник»

Волгоград

2005

УДК 539. 3/.6 (07)

Р 24

РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИ ОПРЕДЕЛИМЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ОСЕВОМ РАСТЯЖЕНИИ И СЖАТИИ: Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Сопротивление материалов» / Сост. , ; Волгоград. гос. техн. ун-т. – Волгоград, 2005. – 38 с.

Содержат краткие теоретические положения о деформации осевое растяжение и сжатие, методы расчёта статически определимых конструкций при осевом растяжении, сжатии, а также индивидуальные задания и примеры их выполнения.

Ил. 11. Табл. 5. Библиогр.: 3 назв.

Рецензент

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Волгоградского государственного технического университета

© Волгоградский

государственный

технический

университет, 2005

Практическое занятие № 1

Тема: расчет на прочность и жесткость статически определимого ступенчатого бруса.

Цель занятия: освоить определение величины продольных сил и нормальных напряжений в поперечных сечениях ступенчатого бруса и построение их эпюр. Освоить определение перемещений поперечных сечений.

Время, отведенное на проведение занятия и выполнения индивидуального задания: 4 часа, в том числе 2 часа – аудиторных занятий и 2 часа – самостоятельной работы студентов.

1. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЯ

·  повторить теоретический материал;

·  ответить на контрольные вопросы;

·  разобрать приведенные примеры решения задач;

·  решить самостоятельно предложенные индивидуальные задания.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Понятие о брусе

Объектом изучения в сопротивлении материалов является брус. Брусом называется тело, у которого длина значительна по сравнению с его поперечными размерами рис. 2.1.

Брус, работающий на осевое растяжение или сжатие, принято называть стержнем.

Геометрическое место центров тяжести поперечных сечений есть продольная ось бруса z.

Форма поперечного сечения не оказывает существенного влияния на прочность и жесткость бруса при центральном растяжении сжатии.

При расчетах на прочность и жесткость принимают во внимание лишь величину площади поперечного сечения. Площадь – простейшая геометрическая характеристика поперечного сечения.

2.2. Продольная сила и метод ее определения

Деформация центральное (осевое) растяжение (сжатие) имеет место в случае действия на стержень уравновешенной системы сил, направленных вдоль его продольной оси или параллельно ей (рис. 2.2 а).

При этом в поперечных сечениях стержня действует только один внутренний силовой фактор: продольная сила NZ (рис. 2.2. б).

В сечениях стержня, принадлежащих различным участкам, величина продольной силы не одинакова.

Графическое изображение закона изменения величины продольной силы по длине стержня называется эпюрой продольных сил (Эп. «N»), см. рис. 2.6 в.

Для стержней постоянного поперечного сечения эпюра «N» позволяет определить место положения опасного сечения – сечения, в котором действует наибольшая (по абсолютной величине) продольная сила. Следует отметить, что на практике довольно часто встречаются случаи нагружения стержней, которым соответствуют простейшие расчетные схемы (рис. 2.3).

В таких условиях работают стержни в различных стержневых системах, например, кронштейнах, фермах и т. д. (рис. 2.4).

Порядок определения величины продольной силы.

·  Стержень разбивают на участки, границами которых являются сечения, где приложены силы и сечения, где изменяется площадь.

В нашем случае стержень имеет 3 участка (рис. 2.2 а).

·  В пределах каждого участка используют метод сечений:

разрезают стержень поперечным сечением;

отбрасывают одну из частей стержня (желательно ту, к которой приложено больше сил или силы, величина которых неизвестна).

·  Пользуясь соответствующими правилами определяют величину продольной силы.

I правило: величина продольной силы в произвольном сечении стержня численно равна алгебраической сумме проекций на его продольную ось всех внешних сил, приложенных к оставшейся части стержня.

Это правило составлено из рассмотрения равновесия оставшейся части стержня (рис. 2.2 б).

,

откуда следует, что

,

или окончательно

.

II правило (правило знаков): если внешняя сила растягивает стержень, то ее проекцию на ось z следует взять со знаком «плюс», а если сжимает, то со знаком «минус» (рис. 2.2 б).

Примечание: используя это правило, следует мысленно закрепить стержень в рассматриваемом сечении и использовать принцип независимости действия сил (рис. 2.5).

Порядок построения эпюры «N».

· Проводят ось эпюры непосредственно под расчетной схемой при горизонтальном расположении схемы (рис. 2.6 в) или справа от нее при вертикальном расположении (рис. 2.7 б).

· В пределах каждого участка откладывают значение N в выбранном масштабе: положительные – вверх (вправо), отрицательные – вниз (влево) (рис. 2.6 б и 2.7 б).

·  Через концы полученных отрезков проводят прямые, параллельные оси эпюры.

·  Штрихуют эпюру линиями, перпендикулярными оси эпюры (стержня), т. к. каждая линия штриховки имеет определенный физический смысл: в выбранном масштабе она соответствует значению продольной силы в данном сечении (рис. 2.6 б и 2.7. б).

Указывают на эпюре значение продольных сил в пределах каждого участка.

На большем поле эпюры один раз сверху (справа) от оси указывают знак «плюс», снизу (слева) – знак «минус».

Над эпюрой выполняют надпись: Эп. «N» (кН).

Рассмотрим вышеизложенное на примере.

Определим величину продольных сил в поперечных сечениях стержня, представленного на рис. 2.6 а, при следующих значениях приложенных сил: F1 = 2F; F2 = 5F; F3 = F; F4 = 4F.

N1 = F1 = 2F, т. к. сила F1 растягивает стержень, при защемленном сечении 1-1 (рис. 2.6 в).

N2 = F1F2 = 2F — 5F = -3F, т. к. остались 2 силы при отброшенной правой части (рис.г); сила F2 сжимает брус, поэтому она в уравнении со знаком «минус».

N3 = — 4F, т. к. при отброшенной левой от сечения 3-3 части стержня осталось только одна сила 4F, которая вызывает сжатие оставшейся части (рис.д).

Читайте также:  Фиксация предплечья при растяжении

Правила контроля правильности эпюры “N”.

1.  В пределах каждого участка эпюра “N” изображается прямой, параллельной оси эпюры.

2.  В сечениях стержня, в которых приложены внешние силы на эпюре, имеются скачки, величина которых соответствует величине приложенной силы.

Например: в сечении, где приложена сила, F2 = 5F величина скачка равна 5F (2F + 3F), (рис. 2.6 а и б).

Используя правила определения величины продольной силы и правила контроля эпюры «N», можно, не прибегая к предварительным расчетам, построить эпюру продольных сил (рис. 2.7).

В нижнем сечении скачок вправо (т. к. сила F1 растягивает брус) на величину 2 кН, дальше – прямая параллельная оси эпюры до сечения, где действуют сила F2. Скачок вправо на 3 кН и прямая II – е оси до сечения с нагрузкой F3; скачок на 9 кН влево (в минус), т. к. сила F3 сжимает брус и прямая, параллельная оси эпюры.

2.3. Напряжения в поперечных сечениях

Продольной силе соответствуют нормальные напряжения s, величина которых определяется по формуле:

,

где N – продольная сила в рассматриваемом сечении;

А – площадь поперечного сечения.

Продольная сила есть статический эквивалент нормальных напряжений (равнодействующая внутренних нормальных к сечению, сил упругости).

Величина нормального напряжения одинакова во всех точках поперечного сечения (рис. 2.8).

Эпюру s строят аналогично эпюре N, предварительно определив значения s на каждом участке.

Единицы измерения напряжения в системе СИ: 1МПа = 106 Па (н/м2);

.

Наиболее удобной для использования является интерпретация

1 МПа = 1 Н/мм2; т. к. большинство деталей машин, элементов строительных конструкций имеют размеры, соизмеримые с миллиметрами.

2.4. Определение деформаций и перемещений

при осевом растяжении (сжатии)

Перемещение произвольного поперечного сечения стержня – есть изменение положения сечения по отношению к его первоначальному положению или по отношению к сечению, принятому за неподвижное.

Перемещение поперечных сечений является следствием абсолютной деформации (удлинения или укорочения) части бруса, заключенной между неподвижным и рассматриваемым сечением.

Абсолютная деформация Dl отдельных участков бруса определяется по формуле Гука:

или ,

где N – продольная сила, Н;

l – длина рассматриваемого участка стержня, мм;

Е – модуль упругости первого рода, МПа;

А – площадь поперечного сечения, мм2;

s – нормальные напряжения, действующие в поперечных сечениях рассматриваемого участка, МПа.

Перемещение произвольного сечения равно алгебраической сумме абсолютных деформаций участков стержня, расположенных между неподвижным и рассматриваемым сечением:

.

Для построения эпюры перемещений необходимо отложить от нулевой линии величины перемещений характерных (граничных) сечений (точек) в соответствии с их знаком, вверх «+», вниз «» при горизонтальном расположении бруса, и вправо «+», влево «» при вертикальном расположении бруса и полученные точки соединить отрезками прямых.

В отличие от эпюр «N» и «s» эпюра «d» изображается ломаной линией, т. к. величина перемещения каждого сечения зависит от длины, .

2.5. Расчет на прочность

Условие прочности при центральном растяжении (сжатии) имеет вид:

.

где [s] – допускаемое напряжение.

,

где sоп – опасное напряжение для материала стержня, равное пределу прочности sпч. для хрупкого материала и пределу текучести sт для пластичного материала;

k – коэффициент запаса прочности.

Условие прочности позволяет решить три типа задач:

·  проверочный расчет;

·  проектный расчет;

·  определение несущей способности.

2.5.1. Проверочный расчет

Известно: расчетная схема, величина нагрузки, размеры стержней (стержня), допускаемое напряжение.

Требуется проверить прочность стержней.

Порядок расчета

·  Определяют усилия N в стержнях в соответствии с расчетной схемой.

·  Определяют площадь А поперечных сечений стержней, пользуясь соответствующими формулами или по таблицам сортамента для проката.

·  Определяют напряжения в стержнях, пользуясь формулой:

.

·  Делают вывод о прочности стержней, сравнивая рабочее и допускаемое напряжения,

если s £ [s], прочность стержня обеспечивается;

если s > [s], прочность не обеспечивается.

Примечание: допускается перегрузка на 5 %.

2.5.2. Проектный расчет (подбор сечения)

Известно: расчетная схема, величина нагрузок, допускаемое напряжение.

Требуется определить поперечные размеры стержней.

Порядок расчета

·  Определяют усилия в стержнях.

·  Определяют площади поперечных сечений стержней, используя формулу:

.

·  Определяют требуемые размеры поперечных сечений стержней.

Для сечений, имеющих форму круга, кольца, прямоугольника и т. д. пользуясь известными формулами, определяют соответствующие размер сечения например, для круга:

,

Откуда:

.

Для прокатных профилей указывают номер профиля, предварительно определив его по таблице сортамента в соответствии со значением площади, полученной расчетом.

2.5.3. Определение несущей способности

Известно: расчетная схема, размеры стержней, допускаемые напряжения.

Требуется определить величину нагрузок.

Порядок расчета

·  Определяют площади поперечных сечений стержней.

·  Определяют несущую способность стержней, пользуясь формулой:

.

·  Составляют уравнение равновесия в соответствии с расчетной схемой, из которого и определяют величину нагрузки.

3.  ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ Задания и пример

расчетА СТУПЕНЧАТОГО БРУСА

Для заданной расчетной схемы ступенчатого бруса построить эпюры продольных сил, нормальных напряжений и определить перемещение заданного сечения.

Таблица исходных данных

р. сх.

а

b

C

F1

F2

F3

A1

A2

м

м

м

кН

кН

кН

см2

см2

1

0,4

0,6

0,3

10

60

30

4

6

2

0,2

0,4

0,6

30

10

60

5

10

3

0,6

0,2

0,8

50

20

40

4

5

4

0,8

0,6

0,4

70

30

10

5

8

5

0,4

0,8

0,5

20

50

80

2

4

6

0,5

0,3

0,7

40

70

20

4

2

7

0,7

0,5

0,2

30

80

20

3

5

8

0,3

0,7

0,1

60

40

70

6

8

9

0,8

0,4

0,6

80,

20

40

4

6

10

0,3

0,5

0,2

20

60

30

2

5

Таблица 1

Расчеты на прочность при осевом растяжении

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:

1 2 3 4 5

Источник