Сопротивление материалов: основы теории и примеры выполнения индивидуальных расчетных заданий. Валиев Ф.С. - 75 стр.

UptoLike

Составители: 

148
Рис. 7.14
Z
2
δ
8,7
δ
13,3δ
2
δ
Z
3
14,3δ
max
σ
Y
10
δ
22
δ
а)
В
К
С
А
·
·
·
max
τ
Эпюра
σ
Эпюра
τ
б)
в)
у
В
у
А
1-е оп. сеч.
2-е оп. сеч.
3-е оп. сеч.
г)
+
+
·
Эп. σ
Эп. τ
σ
С
τ
С
А
отс
1
А
отс
2
у
01
у
отс
02
δ
5σ
Для данного сечения наибольшие касательные напряжения
будут действовать в точках, лежащих на центральной (нейтраль-
ной) оси (см. эпюру τ на рис. 7.14в):
отс
Y
max
Z
S
max
Z
max
Q
S
R;
Ib(у)
τ=
I
Z
= 4940,41
444
4940,41 0,9 3241см ;δ= = b(у)
(К)
=
δ
= 0,9 см.
Статически момент отсеченной части, находящейся выше
центральной оси относительно этой же оси Z определим как
сумму статических моментов двух прямоугольников:
отс(К) отс отс отс 2
Z101202
33 3
33
S АуАу 20 9,7
8,7 4,35 194 37,84 231,84
231,84 0,9 169 см ;
=⋅+=δδ+
δ δ= δ+ δ= δ=
=⋅=
63
3
84 2
max
43,33 кН 169 10 м
25,1 10 кПа
3241 10 м 0,9 10 м
−−
τ= =
⋅⋅
< R
S
.
Условие прочности по касательным напряжениям в попе-
речном сечении выполняется с большим запасом.
В. Проверка прочности в 3-м опасном сечении, т.е. там, где
одновременно действуют сравнительно большие изгибающий
момент и поперечная сила, на совместное действие нормальных
и касательных напряжений.
149
В данном примере таким сечением является сечение 5–5,
где М
III
= –40 кН
м, Q
III
= –36,67 кН.
Анализ эпюр нормальных и касательных напряжений (см.
рис. 7.14б, в) показывает, что в тех точках поперечного сечения,
где действуют наибольшие нормальные напряжения |σ|
max
(это
наиболее удаленная от нейтральной оси Z точка А), имеет место
одноосное напряженное состояние, так как там отсутствуют ка-
сательные напряжения и мы пренебрегаем давлением волокон
друг на друга, т.е. σ
y
= 0; σ
x
= σ (рис. 7.15г). В этой точке проч-
ность уже проверена.
Рис. 7.15
σ
х
= σ
σ
х
σ
х
А
σ
х
= σ
В
τ
у
К
τ
max
σ
х
σ
х
С
а)
б)
в)
г)
В точках поперечного сечения, лежащих на нейтральной
оси Z действуют только касательные напряжения, а нормальные
напряжения равны нулю, т.е. там имеет место чистый сдвиг
(точка K
на рис. 7.14а). Прочность в этой точке по касательным
напряжениям тоже проверена.
Остается проверить прочность в сечении 5–5 (см. рис. 7.12а),
где имеет место наиболее неблагоприятное сочетание значений
изгибающего момента и поперечной силы (М = –40 кН
м, Q =
= –36,67 кН) на совместное действие нормальных и касательных
напряжений в тех точках, где они одновременно принимают
сравнительно большие значения. Такой точкой является точка С
(см. рис. 7.13а). В такой точке имеет место плоское напряженное
состояние.
Для проверки прочности в точке С используем
3-ю теорию
прочноститеорию наибольших касательных напряжений.
            Y
                       а)                            б)            в)           г)              В данном примере таким сечением является сечение 5–5,
 А 1отс
                                                  1-е оп. сеч. 2-е оп. сеч. 3-е оп. сеч.   где МIII = –40 кН ⋅ м, QIII = –36,67 кН.
           10 δ             В                     Эпюра σ Эпюра τ           Эп. σ Эп. τ         Анализ эпюр нормальных и касательных напряжений (см.
                   ·                                                                       рис. 7.14б, в) показывает, что в тех точках поперечного сечения,
                            2δ                           –
                                      уВ                                                   где действуют наибольшие нормальные напряжения |σ|max (это
  отс                       8,7 δ у01                                                      наиболее удаленная от нейтральной оси Z точка А), имеет место
 А2       ·•
               К у отс          Z                            τmax   +                –     одноосное напряженное состояние, так как там отсутствуют ка-
  22 δ
                   02
               δ            13,3δ           уА

                                    14,3δ
                                                                                           сательные напряжения и мы пренебрегаем давлением волокон
                   С                                +                     –                друг на друга, т.е. σy = 0; σx = σ (рис. 7.15г). В этой точке проч-
           ·                                                                               ность уже проверена.
               ·                       Z3
                            2δ                                                       τС
                   А                             σmax                      σС               а)                 б)                           в)                 г)
          5σ
                                      Рис. 7.14
                                                                                                                         σх            σх                 σх            σх = σ
    Для данного сечения наибольшие касательные напряжения                                        К   τmax σх        С                            В                  А
                                                                                                                                                     σх = σ
будут действовать в точках, лежащих на центральной (нейтраль-                                                           τу
ной) оси (см. эпюру τ на рис. 7.14в):                                                                                         Рис. 7.15
                          Q Y max Sотс
                  τ max =        ⋅ Z       ≤ RS;
                            IZ    b(у) max
                                                                                                В точках поперечного сечения, лежащих на нейтральной
 IZ = 4940,41 δ 4 = 4940, 41 ⋅ 0,94 = 3241см 4 ; b(у)(К) = δ = 0,9 см.                     оси Z действуют только касательные напряжения, а нормальные
     Статически момент отсеченной части, находящейся выше                                  напряжения равны нулю, т.е. там имеет место чистый сдвиг
центральной оси относительно этой же оси Z определим как                                   (точка K на рис. 7.14а). Прочность в этой точке по касательным
сумму статических моментов двух прямоугольников:                                           напряжениям тоже проверена.
                                                                                                Остается проверить прочность в сечении 5–5 (см. рис. 7.12а),
     Sотс(К) = А1отс ⋅ у 01 + А отс
                                2 ⋅ у 02 = 20δ ⋅ 9, 7δ +
                                      отс     2
      Z                                                                                    где имеет место наиболее неблагоприятное сочетание значений
      +8, 7δ ⋅ δ ⋅ 4,35δ = 194δ3 + 37,84δ3 = 231,84δ3 =                                    изгибающего момента и поперечной силы (М = –40 кН ⋅ м, Q =
                                                                                           = –36,67 кН) на совместное действие нормальных и касательных
      = 231,84 ⋅ 0,93 = 169 см3 ;                                                          напряжений в тех точках, где они одновременно принимают
             43,33 кН 169 ⋅ 10−6 м 3                                                       сравнительно большие значения. Такой точкой является точка С
      τ max =             ⋅             = 25,1 ⋅ 103 кПа < RS.
           3241 ⋅ 10−8 м 4 0,9 ⋅ 10−2 м                                                    (см. рис. 7.13а). В такой точке имеет место плоское напряженное
    Условие прочности по касательным напряжениям в попе-                                   состояние.
речном сечении выполняется с большим запасом.                                                   Для проверки прочности в точке С используем 3-ю теорию
    В. Проверка прочности в 3-м опасном сечении, т.е. там, где                             прочности – теорию наибольших касательных напряжений.
одновременно действуют сравнительно большие изгибающий
момент и поперечная сила, на совместное действие нормальных
и касательных напряжений.
                                                   148                                                                           149