Задача на растяжение сжатие стержня примеры

Задача на растяжение сжатие стержня примеры thumbnail

Пример решения задачи на растяжение и сжатие

.

Условие задачи на растяжение и сжатие

Стальной стержень (модуль Юнга кН/см2) с размерами см; см, см и площадью поперечного сечения нижнего участка см2, а верхнего – см2 нагружен внешними осевыми силами кН и кН. Построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений . Оценить прочность стержня, если предельное напряжение (предел текучести) кН/см2, а допускаемый коэффициент запаса . Найти удлинение стержня .

Расчетная схема для задачи на растяжение и сжатие

рис 3.2

Решение пример задачи на растяжение и сжатие

Определяем значение опорной реакции , возникающей в заделке

Учитывая, что , направим опорную реакцию вниз. Тогда из уравнения равновесия находим:

кН.

Строим эпюру продольных сил

Разбиваем длину стержня на три участка. Границами участков являются сечения, в которых приложены внешние силы и (или) изменяется размер поперечного сечения стержня.

Воспользуемся методом сечений. Делаем по одному сечению в произвольном месте каждого из трех участков стержня.

Cечение 1 – 1. Отбросим (или закроем листком бумаги) верхнюю часть стержня (рис. 3.2, б). Само сечение 1 – 1 мысленно считаем неподвижным. Мы видим, что внешняя сила растягивает рассматриваемую нижнюю часть стержня. Отброшенная нами верхняя часть стержня противодействует этому растяжению. Это противодействие мы заменим внутренней продольной силой , направленной от сечения и соответствующей растяжению. Разрушения стержня не произойдет только в том случае, если возникающая в сечении 1 – 1 внутренняя продольная сила уравновесит внешнюю силу . Поэтому очевидно, что

кН.

Сечение 2 – 2. Внешняя сила растягивает рассматриваемую нами нижнюю часть стержня, а сила ее сжимает (напомним, что 2 – 2 мы мысленно считаем неподвижным). Причем, согласно условию задачи, . Чтобы уравновесить эти две силы, в сечении 2 – 2 должна возникнуть внутренняя сила , противодействующая сжатию, то есть направленная к сечению. Она равна:

кН.

Сечение 3 – 3. Отбросим теперь часть стержня, расположенную ниже этого сечения. Внутренняя продольная сила должна уравновесить внешнюю (реактивную) сжимающую силу . Поэтому она направлена к сечению и равна:

кН.

Легко убедиться в том, что полученный результат не изменится, если мы отбросим не нижнюю, а верхнюю часть стержня. В этом случае продольная сила также противодействует сжатию. Она равна:

кН.

При построении эпюры продольных сил будем пользоваться следующим правилом знаков: внутренняя продольная сила, возникающая в поперечном сечении стержня, считается положительной, если она противодействует растяжению стержня, и отрицательной, если она противодействует его сжатию. Оно вводится для того, чтобы можно было наглядно видеть, какая часть стержня испытывает деформацию растяжения, а какая часть – деформацию сжатия. Это обстоятельство может оказаться крайне важным, в частности для стержней из хрупкого материала, которые имеют разные допускаемые напряжения на растяжение и на сжатие.

Таким образом, мы установили, что в любом сечении нижнего участка стержня внутренняя продольная сила противодействует растяжению и равна кН. В любом сечении среднего и верхнего участков стержня имеет место деформация сжатия, поэтому кН.

Для построения эпюры продольных сил проводим тонкой линией ось, параллельную оси стержня z (рис. 3.2, д). Вычисленные значения продольных сил в выбранном масштабе и с учетом их знака откладываем от этой вертикальной оси. В пределах каждого из участков стержня продольная сила остается постоянной, поэтому мы как бы «заштриховываем» горизонтальными линиями соответствующий участок.

Отметим, что каждая линия «штриховки» (то есть ордината эпюры) в принятом масштабе дает значение продольной силы в соответствующем поперечном сечении стержня.

Полученную эпюру обводим жирной линией.

Анализируя полученную эпюру, мы видим, что в местах приложения внешних сил на эпюре имеет место скачкообразное изменение продольной силы на величину, равную значению соответствующей внешней силы. Причем изменение поперечного размера стержня, как это видно из рис. 3.2, д, никак не сказывается на характере эпюры .

Строим эпюру нормальных напряжений

Нормальное напряжение, возникающее в k–м поперечном сечении стержня при растяжении (сжатии), вычисляется по следующей формуле

,

где и – продольная сила и площадь k–го поперечного сечения стержня соответственно.

В первом поперечном сечении стержня нормальное напряжение равно

кН/см2,

во втором –

кН/см2,

в третьем –

кН/см2.

Строим по вычисленным значениям эпюру (рис. 3.2, е). В пределах каждого из участков стержня напряжения постоянны, то есть эпюра напряжений параллельна оси. Заметим, что в отличие от эпюры N, на эпюре «скачок» имеет место не только в местах приложения внешних сил, но и там, где происходит изменение размеров поперечного сечения стержня.

Оцениваем прочность стержня

Сопоставляем наибольшее (по модулю) нормальное напряжение , которое в нашем примере возникает во втором сечении стержня, с допускаемым напряжением . Напомним, что допускаемое напряжение представляет собой долю от предельного напряжения , то есть от напряжения, при котором начинается разрушение материала. Разрушение стали, как пластичного материала, начинается при появлении значительных остаточных деформаций. Поэтому для стали предельное напряжение равно пределу текучести: . Тогда

кН/см2.

Условие прочности имеет вид . В нашем случае

кН/см2 > кН/см2,

следовательно, прочность стержня на втором участке не обеспечена.

Таким образом, площадь поперечного сечения стержня на втором участке, равную см2, нам необходимо увеличить.

Читайте также:  Решение задач по сопромату на растяжение и сжатие примеры решения задач

Несложный анализ показывает, что на других участках стержня условие прочности выполняется.

Из условия прочности определяем требуемую площадь поперечного сечения стержня на втором участке:

см2.

Принимаем на втором участке см2.

Вычисляем удлинение всего стержня

При переменных по длине стержня значениях продольной силы и площади поперечного сечения удлинение вычисляется по формуле

,

где E – модуль Юнга, а – длина соответствующего участка стержня.

Тогда

см.

Таким образом, длина стержня уменьшается на мм.

Задача по сопромату на растяжение и сжатие для самостоятельного решения

Условие задачи на растяжение и сжатие

Стальной стержень (модуль Юнга кН/см2) находится под действием внешних осевых сил и (рис. 3.1). Построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений . Оценить прочность стержня, если предельное напряжение (предел текучести) кН/см2, а допускаемый коэффициент запаса . Найти удлинение стержня .

Схемы для задачи на растяжение и сжатие

Исходные данные к задаче на растяжение и сжатие

Номер схемы

F, см2

a, м

b, м

c, м

P, кН

1

2,0

1,2

1,4

1,6

11

2

2,2

1,4

1,6

1,4

12

3

2,4

1,8

1,6

1,2

13

4

2,6

1,6

2,0

1,0

14

5

2,8

2,0

1,8

1,2

15

6

3,0

2,2

1,6

1,4

16

7

3,2

2,4

1,4

1,6

17

8

3,4

2,6

1,2

1,8

18

9

3,6

2,8

1,0

1,4

19

3,8

2,4

1,6

1,2

20

Источник

Рассмотрим примеры,
связанные с деформациями растяжения
(сжатия), в которых определяются величины,
связанные с нагружением, деформированием
и построением эпюр, характеризующих
процесс.

Пример 1.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
100 мм; ℓ1 =
99,9 мм

d
= 40 мм; d1
= 40,01 мм

Найти коэффициент
Пуассона.

Решение:

│ε│
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры,
│ε’│ =
Задача на растяжение сжатие стержня примеры

μ
(ν) =
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 0,25.

Пример 2.

Подкос ВС квадратного
сечения — дуб

[σ]
= 12 МПа, а = 1м, F
= 10 кН

Определить размер
подкоса.

Решение:

RЗадача на растяжение сжатие стержня примеры
вдоль стержня, подкос испытывает сжатие.

Условие равновесия
определим:

сумма моментов
относительно А

Σ
MA
= с
= — F 2a + R sin45ºa,

откуда
R
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 28,4 кН

Для сжатия расчетное
соотношение:

A
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 2,3710-3
м2

т.к.
квадрат, то B
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры

в
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры×10-3
м = 48,6 мм.

Пример 3.

Стальная
полоса 30×10 мм, ℓ = 250 мм растянута силой
P
= 60 кН;

Е
= 2×105
МПа.

Вычислить:
σ
(нормальное напряжение); ∆ℓ (абсолютное
удлинение);

ε (относительное
удлинение).

Решение:

σ
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 2Задача на растяжение сжатие стержня примеры108
Па = 200 МПа

По закону Гука

ε
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примерыЗадача на растяжение сжатие стержня примерыЗадача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 10-3

εℓ
= ∆ℓ =
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примерыЗадача на растяжение сжатие стержня примеры
= 10-3×250
мм = 0,25 мм.

Пример 4.

Цилиндрический
стальной стержень ℓ = 40 см и D
= 2 см в средней части ослаблен прорезью
ℓ1
= 20 см и шириной h
= 1 см, растянут силой P
= 15 кН, E
= 2×105
МПа.

Вычислить:
Δℓ
полное; σ
ослабл и σ
неосл.

Решение:

Изобразим условие:

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

В неослабленных
местах (без прорези)

σ1
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
Па = 4,77×107
Па = 47,7 МПа.

∆ℓ1
=
Задача на растяжение сжатие стержня примерыЗадача на растяжение сжатие стержня примеры(ℓ
— ℓ1)
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 4,77Задача на растяжение сжатие стержня примеры10-5
м = 0,0477 мм.

В
ослабленной части (с прорезью) F2
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
— Dh.

σ2
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 1,31Задача на растяжение сжатие стержня примеры108
Па = 131 МПа.

∆ℓ2
=
Задача на растяжение сжатие стержня примерыЗадача на растяжение сжатие стержня примерыℓ1
=
Задача на растяжение сжатие стержня примерыЗадача на растяжение сжатие стержня примеры2Задача на растяжение сжатие стержня примеры10-1
= 131Задача на растяжение сжатие стержня примеры10-6м
= 0,131 мм.

∆ℓ =
∆ℓ1
+ ∆ℓ2
= 0,1787 мм = 0,18 мм.

Пример
5.

Мачтовый
кран АВ (труба) 20Задача на растяжение сжатие стержня примеры18
мм;

СЗадача на растяжение сжатие стержня примерыВ
(трос) FCB
= 0,1 см2

P
= 2кН; α = 15º; β = 30º

∆ABC
→ ∆AB’C

Вычислить
σAB
и σBC.

Найти
— как изменятся напряжения при переводе
крана из ABC
в AB’C

Решение:

Для
разложения P
= (NAB;
NBC)
используем теорему синусов

I.

Задача на растяжение сжатие стержня примерыЗадача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
; NBC
= P;

NBA
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= —
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= — 1,93 P.

σBA
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= —
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= -6,47Задача на растяжение сжатие стержня примеры107
Па = — 64,7 МПа.

σBC
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 200 МПа.

II.
после перевода в новое положение

Задача на растяжение сжатие стержня примерыЗадача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры,
что дает

NB’A
= 2P,
σB’A
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 67,2 МПа.

NB’C
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 2PЗадача на растяжение сжатие стержня примеры0,866;
σB’C
= 346,4 МПа.

Пример 6.

Ступенчатый брус.

Указаны силы и
сечения на рисунке.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

Построить эпюры
сил и напряжений.

Решение:

Строим
от свободного конца: в «C»;
скачок N,
σ
меняется в «B»
за счет изменения сечения; в «C»
за счет скачка силы.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

Пример 7.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

F
= 40 кН, R
= 60 кН

A1
= 800 мм2,
A2
= 1600 мм2

a
= 0,2 м, E
= 2×1011
Па

Определить изменения
длин участков и перемещение свободного
конца.

Решение:

∆ℓ1
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры

N1
= -F

∆ℓ1
= — 0,15
мм

∆ℓ2
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры

N2
= -F

∆ℓ2
= — 0,025 мм

∆ℓ3
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры

N3
= R — F

∆ℓ3
= + 0,025
мм

λ
= ∆ℓ1
+ ∆ℓ2
+ ∆ℓ3
= — 0,15 мм.

Весь брус укоротится,
укорочение определится перемещением
свободного конца.

Пример 8.

EЗадача на растяжение сжатие стержня примеры
= 2×105
МПа

Ø = 3 см

P1
= 100 кН

P2
= 140 кН

P3
= 120 кН

Вычислить
продольные силы N
и σ
на участках 1-2, 2-3, 3-4; перемещения ω
сечений I-I,
II-II
и III-III;
построить эпюры N,
σ,
ω.

Решение:

Продольные силы
на участках (начиная от свободного
конца) на отдельных участках = Σ всех
сил по одну сторону от сечения.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

σ
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры.

F
=
Задача на растяжение сжатие стержня примерыD2.

∆ℓi
= ωi
=
Задача на растяжение сжатие стержня примерыℓi.

ω
= Σ
ωi.

∆ℓ1
= ω1
= 0,113,

∆ℓ2
= — 0,028, ω2
= 0,085,

∆ℓ3
= 0,211, ω3
= 0,296.

Пример 9.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

Абсолютно жесткая
балка

В «С» и «В»
подвес на стержнях

ℓ =
2 м; в «D»
— F
= 20 кН;

сечение
А1
= 3 см2;
А2
= 6 см2

E
= 2×105
МПа

Gбалки
= 40 кН

Определить
σ1
и σ2
(напряжения в стержнях подвеса).

Решение:

Введя
реакции RA;
RC
и RB
имеем 3 неизвестных, уравнений равновесия
2 (для сил и моментов), значит задача
статически неопределима, следовательно
необходимо использовать геометрическое
уравнение для перемещений

Читайте также:  Прочность бетона на растяжение при изгибе по классам в мпа

∆ ACC’
~ ∆ ABB’, ε1
= ε2.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры
,
∆ℓ2
= 2,5 ∆ℓ1.

∑MA
= 0; RC

— G 5a — F 7a + RB·10a
= 0,

4
RC
+ 10 RB
= 5 G + 7 F

Задача на растяжение сжатие стержня примеры
/
Задача на растяжение сжатие стержня примеры;

2,5
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры;

RB
= 5 RC;

54
RC
= 340;

RC
= 6,3 кН

RB
= 31,5 кН

σ1
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 21 МПа.

σ2
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 52 МПа.

Пример 10.

Ступенчатый брус

а = 0,2 м; в = 0,4 м; с =
0,8 м;

Fa
= 15 см2;

= 10 см2;
FC
= 5 см2

нагружен
силами Pa
= — 120 кН; Pв
= 60 кН; PС
= — 20 кН

E
= 2×105
МПа

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

Построить
эпюры N,
σ,
ε, ω сечений.

Решение:

Продольные силы
строим от свободного конца; на участках
алгебраически суммируем силы по одну
сторону сечения. Перемещение определяют
от защемленного.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

Перемещение сечений
= алгебраической сумме деформации
участков.

σ
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры,

ε
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры,

ω
= εℓ = ∑ εiℓi.

δ1
= ε1ℓ1
= ∆ℓ1.

δ2
= δ1
+ ∆ℓ2
= ε1ℓ1
+ ε2ℓ2
= 0,080 — 0,053 = 0,027.

δ3
= δ2
+ ε3ℓ3
= 0,027 —
160×10-3
= -0,133.

Пример
11.

Дан брус (размеры
и приложенные силы) — см. рис. ниже.

Построить
эпюры N,
σ,
ω.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

Решение:

Построение
N
и σ
от свободного конца, перемещений ω от
заделки

σ
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры.

Скачки
в сечениях, где приложены силы (+ при
совпадении направления сил и оси Z).

(5)
ωB
= ∆ℓ1
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры.

(4)
ωC
= ωB
+ ∆ℓ2
= 1,2
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
+
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= (1,2 — 0,4)Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 0,8
Задача на растяжение сжатие стержня примеры.

(3)
ωD
= ωC
+ ∆ℓ3
= 0,8Задача на растяжение сжатие стержня примеры
+
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= (0,8 — c)Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= -0,2
Задача на растяжение сжатие стержня примеры.

(2)
ωK
= ωD
+ ∆ℓ2
= -0,2Задача на растяжение сжатие стержня примеры
+
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 0,8Задача на растяжение сжатие стержня примеры.

(1)
ωM
= ωK
+ ∆ℓ1
= 0,8Задача на растяжение сжатие стержня примеры
+
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 1,3Задача на растяжение сжатие стержня примеры.

ПЗадача на растяжение сжатие стержня примерыример
12.

a
= 1,2 м

q
= 50 кН/м

α = 45º

[σ]
= 150 МПа

Определить
диаметры BC,
CD
и CK,
обеспечивающие прочность конструкции.

Решение:

Изобразим силы в
стержнях. Применим метод сечений.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

I
Уравнение равновесия AL:
∑MA
= 0

R1a
— qa·1,5a = 0; R1
= N1
= 1,5 qa;

→ →

R1
= — N1.

II
Уравнение равновесия узла C:

∑X
= 0; N2
sin 45 — N3
sin 45 = 0; N2
= N3.

∑Y
= 0; 2 N2
cos
45 — N1
= 0; N2
= N3
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры.

На основании
требований прочности:

A1
= F1
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 0,6·10-3
м2,

d1
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 27,5 мм
≈ 28.

A2
= F2
= A3
= F3
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 0,424·10-3
м2,

d2
= d3
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 23,2 мм ≈ 23.

При
d2
= d3
= 23, σ2
= σ3
= 157 МПа > σ на 4,66%,

d2
= d3
= 24, σ2
= σ3
= 141 МПа < σ на 6%.

Окончательно
берем d2
= d3
= 24, т.к. по ГОСТ
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
≤ 3% (превышение расчета над допустимыми
≤ 3%).

Пример
13.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

Труба дюралюминий
30×24

[σ] = 75 МПа

Определить
допускаемую F
— силу в точке A.

Решение:

Изобразим силы,
после чего:

I
Вырежем А.

II
Составим уравнение равновесия

∑X
= F sin β — R1
sin α = 0,

R1
= 1,67 F; R1
= N1.

∑Y
= R1
cos α + R2
— F cos β = 0,

R2
= F cos β — R1
cos α = -0,806 F.

N1
> N2,
N1
= 1,67 F = A [σ],

F
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 11,4 кН.

|σAC
| =
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 36,1 МПа
< [σ].

Нерациональность
конструкции σAC
< σAB
на 53%. AC
желательно меньшего сечения.

Пример
14
.

Стержни из
одинакового материала

Балка жесткая и
невесомая

Сечения одинаковые
у стержней.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

Определить силы
в стержнях, на которых подвешена балка.

Решение:

Неизвестных
сил 3: N1,
N2,
N3.

Уравнений
равновесия 2: ∑Y
= 0; ∑МВ
= 0.

Система статически
неопределима

1
раз «3 — 2»
.

Симметрия
системы ∆ℓ1
= ∆ℓ2
= ∆ℓ3

N1a
— N3a
= 0; N1
= N3.

Требуется учесть
геометрическую сторону

Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры;

N1
= N2
= N3
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
— полученный результат

симметрия
+ одинаковость жесткостей EA
= const.

Может оказаться:

  1. Неодинаковость
    сечений.

  2. Неодинаковость
    длин.

  3. Неодинаковость
    материала.

  4. Комбинации
    различий.

(достигается разное
распределение нагрузок).

Пример.
A1
= A3
= 2А; A2
= А; ∆ℓ1
= ∆ℓ2
= ∆ℓ3,

Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
N2
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
подставим в уравнение равновесия

N1
= N3
= 0,4 F;
N2
= 0,2 F.

В более жестких
системах большие силы.

Пример
15.

Дана конструкция:
защемлен с 2 концов

А
= 3 см2

F
= 60 кН

Cm
4 (σТ
= 260 МПа)

[пТ]
= 1,6

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

Построить
эпюры: N,
σ, перемещение α поперечных сечений.

Решение:

В
заделках A
и B
возникают реакции.

Уравнение
равновесия ∑ Z
= 0; — RA
+ F1
+ F2
— RB
= 0.

Неизвестных 2, а
уравнение 1, следовательно система 1 раз
статически неопределенная.

II
геометрическое уравнение — уравнение
перемещений, но для его составления
заменим одну заделку ее реакцией RB
= Х (B
— свободно), следовательно статически
определенный брус с 1 неизвестным RA,
у которого λВ
= 0 = λВF1
+ λВF2
+ λВX.

По закону Гука
перемещение сечений определяется суммой
деформаций участков между приложенными
силами:

λВF1
= ∆AC
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
— удлинение.

λВF2
= ∆AD
+ ∆ED
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
+
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
— удлинение.

λВX
= —Задача на растяжение сжатие стержня примеры
— укорочение.

Из
λВ
следует
Задача на растяжение сжатие стержня примеры,

X
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
— теперь задача статически определимая,
брус нагружен силами
Задача на растяжение сжатие стержня примеры.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

σ
наибольшая в E
· K
— опасная зона EK

проверка прочности

пт
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 1,72.

пт
> [п] обеспечена.

Пример
16.

Дана балка
переменного сечения, защемленная в
точке А, второй конец В свободен. Имеется
зазор δ на свободном конце.

Из примера № 15
создадим справа зазор.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

А
= 3 см2

F
= 60 кН

β
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры

σ
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры

соответствует

начальному

зазору

Суммарное
перемещение правого торца λВ
= δ.

Для
определенности предположим δ =
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 2 βF.

Читайте также:  Решение задачи на растяжение стержня

При
свободном B
(без защемления): λВ
= λВF1
+ λВF2
=Задача на растяжение сжатие стержня примеры+Задача на растяжение сжатие стержня примеры+Задача на растяжение сжатие стержня примеры=Задача на растяжение сжатие стержня примерыβF
> δ, т.е. возникает в B
реакциях и задача статически неопределима,
следовательно кроме уравнения равновесия
нужно уравнение перемещений.

Для
случая X
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
F

λВ
= λВF1
+ λВF2
+ λВX
= δ,

λВF1
+ λВF2
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
βF
+
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
βF

Задача на растяжение сжатие стержня примеры
βX.

Эпюры
сил N
строим от «свободного» конца B,
эпюры напряжений по эпюрам N,
следовательно σ =
Задача на растяжение сжатие стержня примеры.

Эпюру λ, используя
закон Гука, для деформаций участков.

Пример 17.

Определить
диаметр поперечного сечения стержня,
в котором τmax
≤ 80 МПа. Продольная сила N
= F
= 90 кН.

Решение:

τЗадача на растяжение сжатие стержня примерыαmax
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
при α = 45°, откуда σz
= 2 ταmax = 2·80 МПа.

Но
σz=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры,
т.е. А ≥
Задача на растяжение сжатие стержня примеры.

Для
круга А =
Задача на растяжение сжатие стержня примеры

Задача на растяжение сжатие стержня примеры.

Что
позволяет найти d≥Задача на растяжение сжатие стержня примеры=Задача на растяжение сжатие стержня примеры=26,8·10-3м=
26,8мм.

Пример 18.

В
наклонном сечении сжатого стержня σα
= -60 МПа, τα
= 24 МПа.

Определить
σmax
и τmax.

Решение.

ДЗадача на растяжение сжатие стержня примерыля
наклонного сечения σα
= σz
cos2α
и τα
=Задача на растяжение сжатие стержня примеры
sin
2 α.

Из этих формул
определим положение сечения

Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= tg
α,
т.е. tg
α
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= -0,4.

Но
cos2α
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 0,862,

после
чего σz
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= —
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= — 69,6 МПа.

|
τmax
| =
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
МПа = 34,8 МПа.

Пример 19.

Конструкция
изображена на рисунке:

тяга
BC
сварена из 2 уголков из ст 3, для которой
[σ] = 160 МПа, F
= 40 кН.

Проверить расчетом
прочность тяги.

Задача на растяжение сжатие стержня примерыРешение:

Продольную
силу N
определим из условия равновесия:

∑M
= 0; Fℓ
— N
sin
α
= 0, откуда

N
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 100 кН.

После
чего σ =
Задача на растяжение сжатие стержня примеры,
A
= 2A1
(сварено 2).

A1
берем из справочника (для уголка 40×40×4
по ГОСТ 8509-86 A1
= 3,08 см2).

Считаем
σ =
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
Па = 162·106
Па.

Допускается
кратковременная перегрузка до 5%.

У
нас
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 1,25%, т.е. прочность удовлетворительна.

Пример 20.

Ступенчатый
чугунный брус d1
= 20 мм; d2
= 30 мм должен иметь коэффициент запаса
прочности [п] = 4. Материал имеет σпч.раст.
= 150 МПа, σпч.сжат.
= 580 МПа. Приложенные нагрузки F1
= 40 кН, F2
= 65 кН.

Проверить на
прочность.

Решение:

Строим
эпюры N
и σ =
Задача на растяжение сжатие стержня примеры.

Наибольшее
напряжение на I
(сжатие). Для него п =
Задача на растяжение сжатие стержня примеры=Задача на растяжение сжатие стержня примеры=4,57.

Задача на растяжение сжатие стержня примеры

Участок
III
— растяжение п =
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
=
Задача на растяжение сжатие стержня примеры
= 4,25.

Оба
пI
и пIII
больше требуемого, т.е. прочность
обеспечена.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Источник

Первая тема сопротивления материалов — это растяжение-сжатие. Задачи на растяжение сжатие в сопромате — довольно простая тема. И сейчас я это докажу.

Прежде всего растяжение — мы интуитивно понимаем — удлинение, увеличение размеров. А сжатие — уменьшение длины, укорочение.

При изучении растяжения-сжатия используется один и тот же подход ко всем задачам, ко всем расчетным схемам. А именно — метод сечений. О нем мы расскажем в отдельной записи. А пока, ниже вы видите видео уроки на эту тему. Надеюсь вам будет полезно и удобно изучать эту тему со мной.

Что такое растяжение-сжатие

Прежде всего нужно сказать, что растяжение-сжатие — это такой вид деформации (относительного изменения размеров), при котором одно плоское сечение относительно другого удаляется параллельно исходному положению.

Растяжение-сжатие в сопротивлении материалов - Деформация растяжения-сжатияПример деформации растяжения-сжатия. Схема приложения

Все это звучит сложно, но посмотрите видео и Вы все поймете!

Подход в решении задач на растяжение-сжатие

Видео урок — Как отличить растяжение от сжатия. Приводится объяснение основного метода расчета задач по сопротивлению материалов — метод сечений

В первом видео уроке объясняется сам процес возникновения деформации растяжения-сжатия. Как отличить растяжение от сжатия. Приводится объяснение основного метода расчета задач по сопротивлению материалов — метод сечений.

Здесь рассмотрены задачи для стержня, имеющего сплошное поперечное сечение. На такой стержень может действовать как одна сила, так и несколько.

Растяжение-сжатие в стержневых конструкциях

видео урок Растяжение-сжатие в стержневых конструкциях

Во втором видео уроке приводится решение задачи на растяжение-сжатие для системы стержневых конструкций. Приведены методика и план решения задачи по сопротивлению материалов на тему растяжение-сжатие.

Учет собственного веса в задачах сопротивления материалов на растяжение-сжатие

видео урок — Учет собственного веса в задачах сопротивления материалов на растяжение-сжатие

Третья задача на растяжение-сжатие стержней с учетом собственного веса. Приведен пример решения задачи и доступно рассказывается как можно учесть собственный вес конструкции при расчете на растяжение-сжатие.

Растяжение-сжатие с учетом собственного веса в стержнях с двумя участками

Задача на растяжение сжатие, более сложный случай. В этой задаче стержень состоит из нескольких участков. Здесь необходимо учитывать собственный вес — для стержня, испытывающего деформацию растяжения или сжатия, который состоит из нескольких участков. Здесь же приводится методика построения эпюр внутренних усилий при этих видах деформации.

Удлинение стержня при деформации растяжения-сжатия

видео урок — Удлинение стержня при деформации растяжения-сжатия

Приведен пример расчета на растяжение-сжатие когда нужно определить удлинение стержня. Удлинение (при растяжении) или укорочение (при сжатии) — это изменение размеров стержня вдоль оси приложения продольной нагрузки. Об этом в пятом видео уроке.

Определение удлинения стержня с учетом собственного веса при растяжении-сжатии

Определение изменения длины стержня с учетом собственного веса. Особенности формулы для определения удлинения (изменения длины) при растяжении-сжатии с учетом собственного веса.

Итак на этой странице приведены видеоуроки на осн?