plik


ÿþmgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie 10.1 Zginanie czyste i zginanie proste Podstaw dla opisu zginania prtów bdzie rozwizanie nastpujcego zagadnienia: " ELEMENT I MATERIAA: ª% Dany jest niewa|ki, pryzmatyczny prt prosty o dBugo[ci L. ª% Prt wykonany jest z jednorodnego, izotropowego materiaBu liniowo spr|ystego (materiaBu Hooke'a). " OBCI{ENIE: ª% Prt obci|ony jest na obydwu [ciankach poprzecznych (w przekrojach x= L i x=0 ) obci|eniem cigBym liniowo zmiennym wzdBu| osi z lokalnego ukBadu gBównych centralnych osi bezwBadno[ci, normalnym (prostopadBym) do tych [cianek, redukujcym si do par le|cych w pBaszczyznie (xz) (zerowa suma ukBadu oraz wektor momentu równolegBy do osi y). -[cianka pocztkowa: ½=[-1 ;0 ;0]T q(0, y , z)=[-qz ; 0 ; 0]T -[cianka koDcowa: ½=[1;0 ; 0]T q( L , y , z)=[qz ; 0 ; 0]T ª% Prt jest nieobci|ony na swojej powierzchni bocznej. ½=[0 ; ½y ;½z]T q=[0 ; 0 ; 0]T " PODPARCIE: x=0 ª% Zrodek ci|ko[ci [cianki poprzecznej prta w przekroju , tj. punkt O(0 ;0 ; 0) jest utwierdzony, tj. nie mo|e dozna |adnych przemieszczeD i |adnych obrotów. -brak przemieszczenia: u(0,0 ,0)=[u ; u ; uz ]T=[0 ;0 ;0]T x y " uz " uz " uy -brak obrotu wokóB osi x, y, z: =0 =0 =0 #" #" #" " y " x " x O O O x=0 ª% PozostaBe punkty przekroju podparte s w ten sposób, |e nie mog doznawa przemieszczeD na kierunku osi prta, ale mog swobodnie przemieszcza si w pBaszczyznie tego przekroju u (0, y , z)=0 x © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 1 mgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie Zagadnienie powy|sze nazywamy zagadnieniem czystego zginania. Rozwizanie tego zagadnienia, na mocy zasady Saint-Venanta, bdzie mogBo równie| posBu|y do opisu innych przypadków, w których obci|enie zewntrzne redukuje si do dwóch par zginajcych, przyBo|onych do [cianek poprzecznych prta. Zadanie rozwizuje si tzw. metod póBodwrotn, podej[ciem statycznym. Rozwizanie to ma nastpujcy schemat: 1. Przypu[ci rozkBad napr|eD w prcie, speBniajcy równania równowagi Naviera, statyczne (obci|eniowe) warunki brzegowe i równowa|ny w ka|dym przekroju ukBadowi siB zewntrznych przyBo|onych do my[lowo odcitej cz[ci ciaBa. 2. Dla zaBo|onych napr|eD wyznaczy odksztaBcenia na podstawie równaD uogólnionego prawa Hooke'a. 3. Sprawdzi czy wyznaczone odksztaBcenia speBniaj warunki nierozdzielno[ci. 4. Dla obliczonych odksztaBceD wyznaczy przemieszczenia na podstawie równaD geometrycznych Cauchy'ego. 5. Sprawdzi czy wyznaczone przemieszczenia speBniaj kinematyczne (podporowe) warunki brzegowe. Je|eli przypuszczone rozwizanie speBnia bdzie wszystkie równania i warunki, to  poniewa| dowodzi si jednoznaczno[ci rozwizaD zagadnieD liniowej teorii spr|ysto[ci  bdzie ono wBa[nie tym jedynym, poszukiwanym rozwizaniem. 1. Przypuszczenie rozkBadu napr|eD Uzasadnione wydaje si przypuszczenie, |e cigle rozBo|one obci|enie liniowo zmienne, bdce w istocie gsto[ci siB na jednostk powierzchni (o wymiarze Pa), powodowa bdzie wewntrz prta analogiczny rozkBad napr|eD normalnych na kierunku osi prta. Brak obci|enia poprzecznego i swoboda deformacji w kierunkach poprzecznych do osi prta sugeruje, |e pozostaBe skBadowe tensora napr|enia bd równe 0. Przyjmujemy zatem: à Éàxy Éàxz q z 0 0 xx à = = Ãyy Éàyz 0 0 [ ] [ ] sym Ãzz sym 0 Sprawdzi nale|y czy taki rozkBad napr|eD speBnia statyczne (obci|eniowe) warunki brzegowe ÃÅ"½ = q . Dla [cianek poprzecznych - pocztkowej (wzory ze znakiem  - ) i koDcowej ( + ): " wektor obci|enia q = [±q ; 0 ; 0]T " normalna zewntrzna ½ = [±1 ; 0 ; 0 ]T q z 0 0 ±1 ±q z ÃÅ"½ = Å" = = q 0 0 0 0 [ ][ ] [ ] sym 0 0 0 © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 2 mgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie Dla pobocznicy: " wektor obci|enia q = [0 ; 0 ; 0]T " normalna zewntrzna ½ = [0 ; ½y ; ½z]T 0 q z 0 0 0 ÃÅ"½ = Å" ½y = = q 0 0 0 [ ] [ ] [ ] sym 0 0 ½z Wida zatem, |e zaBo|ony rozkBad napr|eD speBnia wszystkie statyczne warunki brzegowe. Aatwo sprawdzi równie|, |e speBnione s równania równowagi Naviera: " Ãxx "à "à xy xz + + = 0 " x " y " z "à "à " Ãyz yx yy + + = 0 " x " y " z " Ãzx " Ãzy "Ãzz { + + = 0 " x " y " z Ãxx , Éàxy , Éàxz Poniewa| napr|enia opisane s tymi samymi funkcjami co skBadowe qx ,qy , qz obci|enia , std oczywista jest równowa|no[ ukBadu siB przekrojowych w dowolnym przekroju prta z ukBadem siB zewntrznych przyBo|onych do jego odcitej cz[ci. F (W ) = Ãxx dA = qx dA = F (Z ) M (W )= (Éàxz y-Éàxy z )dA= (qz y-qy z)dA=M (Z ) ," ," ," ," x 1 x 2 x 1 x 2 A A A A F (W ) = Éàxy dA = qy dA = F (Z ) M (W ) = Ãxx z dA = qx z dA = M (Z2) ," ," ," ," y 1 y 2 y 1 y A A A A F (W ) = Éàxz dA = q dA = F (Z ) M (W ) = (-Ãxx y)dA = (-qx y)dA = M ( Z ) ," ," ," ," z 1 z z 2 z 1 z 2 A A A A Poka|emy, |e dane obci|enie redukuje si do pary zginajcej w pBaszczyznie (xz) : F = dA = q z dA = q z dA = 0 ,"q ," ," x x A A A ß# S =0 y F = dA = dA = 0 ,"q ,"0 y y A A F = dA = dA = 0 ,"q ,"0 z z A A M = y-qy z)dA = ,"(q ,"0dA = 0 x z A A M = z dA = z2 dA = q z2 dA = q I ,"q ,"q ," y x y A A A ß# I y M = q z ydA = q z y dA = 0 ,"(-q y)dA = -," ," z x A A A ß# Dyz=0 W powy|szych obliczeniach skorzystali[my z faktu, |e rozpatrywany ukBad wspóBrzdnych jest ukBadem gBównych centralnych osi bezwBadno[ci, w którym zarówno momenty statyczne, jak i moment dewiacji s równe 0. © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 3 mgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie 2. Wyznaczenie odksztaBceD Na podstawie równaD fizycznych prawa Hooke'a wyznaczamy odksztaBcenia: Éàyz 1 µxx = (1+½)Ãxx-½(Ãxx+à +à ) µyz = [ ] yy zz E 2G Éàzx 1 µyy = (1+½)Ãyy-½(Ãxx+Ãyy+Ãzz) µzx = [ ] E 2G Éàxy 1 µzz = (1+½)Ãzz-½(Ãxx+à +Ãzz) µxy = [ ] yy E 2G q ½qÅ"z µzz = - ½qÅ"z µxx = z µyy = - E E E µyz = 0 µzx = 0 µxy = 0 3. Sprawdzenie warunków nierozdzielno[ci Warunki nierozdzielno[ci: "2µyy "2µzz "2µyz "µyz "µzx "µxy "2µxx " + = 2 , - + + = ( ) " x " x " y " z " y " z " z2 " y2 " y " z "2µzz "2µxx "2µzx " µyz "µzx "µxy "2µyy " + = 2 , - + = ( ) " y " x " y " z " z " x " x2 " z2 " z " x "2µxx "2µyy "2µxy "µyz "µzx "µxy "2µzz " + = 2 , + - = ( ) " z " x " y " z " x " y " y2 " x2 " x" y Poniewa| odksztaBcenia maj liniowy rozkBad w przestrzeni, a w równaniach nierozdzielno[ci wystpuj jedynie drugie pochodne odksztaBceD, std równania powy|sze speBnione s w sposób to|samo[ciowy. 4. Wyznaczenie przemieszczeD SkBadowe wektora przemieszczenia s rozwizanie ukBadu równaD geometrycznych Cauchy'ego: " ux " u " uz y = µxx = µyy = µzz " x " y " z " u "uz " u "ux " ux " uy 1 1 1 y z + = µ + = µzx + = µxy { yz ( ) ( ) ( ) 2 " z " y 2 " x " z 2 " y " x Rozwizanie powy|szego niejednorodnego ukBadu liniowych, czstkowych równaD ró|niczkowych pierwszego rzdu bdzie sum rozwizania ogólnego ukBadu jednorodnego (z zerowymi prawymi stronami) oraz dowolnego szczególnego rozwizania ukBadu niejednorodnego. Wyznaczymy je kolejno. Rozwizanie ogólne ukBadu jednorodnego: Rozwizanie to jest najogólniejszym przemieszczeniem ciaBa nieodksztaBconego, tj. bryBy sztywnej  w ogólno[ci jest to zBo|enie translacji i obrotu wokóB chwilowego [rodka obrotu. Funkcj t wyznaczamy w identyczny sposób, jak w przypadku rozwizania zagadnienia czystego rozcigania: © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 4 mgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie u (x , y , z) = a-d y+e z x ,og u ( x , y , z) = b- f z+d x y , og { u ( x , y , z) = c-e x+ f y z , og Rozwizanie szczególne ukBadu niejednorodnego: Poszukujemy ogólnego rozwizania ukBadu równaD: " ux q " uy ½q " uz ½ q = Å"z =- Å"z = - Å"z " x E " y E " z E "uy "uz " uz " u " u " u 1 1 1 x x y + = 0 + = 0 + = 0 { ( ) ( ) ( ) 2 " z " y 2 " x " z 2 " y " x Rozwizanie powy|szego ukBadu równaD znalez caBkujc pierwsze trzy równania  caBkujc pamita musimy, |e w ogólno[ci ka|da z poszukiwanych funkcji zale|y od wszystkich trzech zmiennych niezale|nych.  StaBa caBkowania jest mo|e by zatem funkcj zale|n od wszystkich zmiennych niezale|nych ró|nych od tej, wzgldem której caBkujemy: q ½q ½q u = zx + Æ( y , z) u = - zy + È(z , x) uz ,sz = - z2 + Ñ( x , y) x , sz y , sz E E 2 E Nieznane funkcje Æ , È ,Ñ wyznaczymy na podstawie pozostaBych równaD dla odksztaBceD postaciowych: " È "Æ "Æ " È ½ q " Ñ q "Ñ - y+ + =0 x+ + =0 + =0 E " z " y E " z " x " y " x Poniewa| rozwizanie szczególne mo|na przyj dowolnie, std mo|na zaBo|y: Æ( y , z) a" 0, È(z , x) a" 0 Ostatnie równanie jest speBnione to|samo[ciowo. Z pozostaBych dwóch mo|emy napisa: " Ñ ½ q ½ q = y Ò! Ñ( x , y) = y2+¶ ( x) " y E 2 E "Ñ q " ¶ q q q =- x Ò! = - x Ò! ¶( x)=- x2 Ò! Ñ( x) = (½ y2-x2) " x E " x E 2 E 2 E Std: q ½q q u = zx u = - zy uz , sz = (½ y2-½ z2- x2) x , sz y , sz E E 2 E RozkBad przemieszczeD, bdcy rozwizaniem niejednorodnego ukBadu równaD Cauchy'ego jest zatem dany funkcjami: q ux = ux ,og+ux , sz = a-d y+e z + zx E ½ q uy = uy ,og+uy , sz = b- f z+d x - zy E q { ( ) uz = uz ,og+uz ,sz = c-e x+ f y + ½ y2-½ z2-x2 2 E © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 5 mgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie 5. Sprawdzenie warunków podporowych u (0,0 ,0) = a=0 x Warunek braku przemieszczeD punktu O(0,0,0) daje: u (0,0 ,0) = b=0 y { u (0,0 ,0) = c=0 z Warunek braku obrotów wokóB osi y i z w punkcie O(0,0,0) daje : "uz " uy " uz = f =0 = d =0 = -e=0 #" #" #" " y " x " x (0,0,0) (0,0,0) (0,0,0) Wobec powy|szych zale|no[ci, speBniony jest tak|e warunek braku przemieszczeD na kierunku osi x w przekroju x=0 . Ostatecznie wic rozkBad przemieszczeD dany jest funkcjami: q ½ q q ( ) u = z x uy = - z y u = ½ y2-½ z2-x2 x z E E 2 E Przyjte rozwizanie speBnia wszystkie równania i warunki brzegowe, jest zatem [cisBym rozwizaniem zagadnienia czystego rozcigania. Zgodnie z zasad Saint-Venanta, rozwizanie zagadnienia zginania czystego mo|na zastosowa z dobrym przybli|eniem dla jakiegokolwiek przypadku, w którym prt obci|ony jest na [ciankach poprzecznych ukBadem siB redukujcym si w ich [rodku ci|ko[ci do pary zginajcej. Takie zagadnienia nazywamy zginaniem prostym. Ponadto, powszechnie, z dobr dokBadno[ci, stosuje si powy|sze rozwizanie równie| dla prtów o przekroju i obci|eniu rozcigajcym zmiennym na dBugo[ci. Nale|y przy tym mie jednak [wiadomo[, |e stosowane rozwizanie ma w takim przypadku jedynie charakter przybli|ony  szczególnie dotyczy to obszarów bliskich skokowej zmiany geometrii lub obci|enia, w których z reguBy wystpuje koncentracja napr|eD. © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 6 mgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie PODSUMOWANIE ROZWIZANIA: Wykorzystujc zale|no[ midzy momentem zginajcym a napr|eniem normalnym, przemieszczenie, odksztaBcenie i napr|enie mo|na wyrazi w nastpujcy sposób: Tensor napr|enia: Tensor odksztaBcenia: 1 à 0 0 à 0 0 E M N y ½ Ã= Ã= Å"z =[MPa] µ= -à 0 0 0 E [ ] I m2 [ ] z ½ sym 0 [ ] sym -à E gdzie: E  moduB Younga (moduB sztywno[ci podBu|nej) [Pa] ½  wspóBczynnik Poissona [-] I  moment bezwBadno[ci przekroju poprzecznego prta [m4] y RozkBad napr|eD normalnych w ka|dym przekroju zmienia si liniowo  koDcówki wektorów napr|enia w ka|dym punkcie przekroju tworz pBaszczyzn nachylon do pBaszczyzny przekroju i przecinajc j wzdBu| osi y. Mówi si tak|e o bryle napr|eD  jest to bryBa ograniczona powierzchni przekroju, pobocznic prta oraz powierzchni, któr tworz koDcówki wektorów napr|enia Na osi y (dla której z=0 ) napr|enia normalne s równe 0  miejsce geometryczne wszystkich takich punktów, w których napr|enia s równe 0 nazywamy osi obojtn  jest to linia prosta. Napr|enia normalne s tym wiksze im dalej dany punkt jest odlegBy od osi obojtnej. Oznaczajc odlegBo[ punktu najbardziej oddalonego od osi obojtnej zmax przez mo|emy napisa: M M I y y y Ãmax = Ã( z=zmax) = Å"zmax = gdzie W = y I W zmax y y W Parametr nazywamy wskaznikiem wytrzymaBo[ci na zginanie i dla zadanej y pBaszczyzny zginania jest charakterystyk geometryczn przekroju. Dla przekrojów niesymetrycznych odlegBo[ od skrajnych wBókien dolnych i górnych, w których wystpuj ekstremalne napr|enia rozcigajce i [ciskajce (lub na odwrót), mo|e by ró|na. Dla prta obci|onego dodatnim momentem zginajcym, zorientowanym w ten sposób, |e o[ z zorientowana jest w dóB (co jest powszechnie stosowan praktyk) ekstremalne napr|enia s równe: M M y y Ãd = Å"zd Ãg = Å"zg I I y y © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 7 mgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie ZASADA PAASKICH PRZEKROJÓW BERNOULLIEGO Trzeba równie| zwróci uwag na wa|n cech uzyskanego rozwizania. Rozpatrzmy dowolny pBaski przekrój poprzeczny, prostopadBy do osi prta x. Przyjmijmy, |e odpowiada xo = const. on wspóBrzdnej UGICIE OSI BELKI © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 8 mgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie 10.2 Zginanie uko[ne Zginaniem uko[nym nazywamy przypadek obci|enia, w którym wektor momentu zginajcego nie jest równolegBy do |adnej z gBównych centralnych osi bezwBadno[ci przekroju prta, jak byBo to w przypadku zginania czystego. Wektor ten mo|emy jednak rozBo|y na skBadowe równolegBe do tych osi  je[li wektor momentu tworzy z osi y kt ² (orientacja jak na rysunku!) wtedy: M M =M cos² z y tg ² = M =M sin ² M z y Zgodnie z zasad superpozycji rozkBad napr|eD normalnych w takim przypadku mo|na zapisa w nastpujcej formie: M M y z Ãxx( y , z) = Å"z - Å"y I I y z Wzór ten okre[la bryB napr|eD  powierzchni bryBy tej jednoznacznie wyznaczaj dowolne trzy niewspóBliniowe punkty. Je[li stosuje si ukBad osi zorientowany inaczej ni| to przyjto w tym opracowaniu, wtedy znak przy odpowiednim skBadniku we wzorze okre[la si w ten sposób, |e sprawdza si w jaki sposób wektor momentu zorientowany zgodnie z odpowiadajc mu osi oddziaBuje na pierwsz wiartk ukBadu wspóBrzdnych  je[li rozciga, wtedy we wzorze przyjmuje si  + , je[li [ciska, przyjmuje si    . PrzykBadowo: M M x y Ã( x , y) = Å"y - Å"x I I x y Dla przypadku zginania uko[nego, o[ obojtna w ukBadzie gBównych centralnych osi bezwBadno[ci okre[lona jest wzorem: M I I z y y Ã( y , z)=0 Ò! z = Å" y = Å"tg²Å" y M I I y z z O[ obojtna przechodzi przez punkt (0,0) i jest nachylona do osi y pod ktem ³ I M I y z y tg ³ = Å" = Å"tg² I M I z y z M i M I `"I A zatem, je[li tylko s ró|ne od 0 oraz , to o[ obojtna nigdy nie bdzie z y y z pokrywa si z kierunkiem wektora momentu. Sytuacja taka mo|e mie miejsce tylko dla przypadków zginania prostego lub dla przekrojów, które posiadaj wicej ni| dwie osie symetrii (kwadrat, koBo wielokty foremne itp.). © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 9 mgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie 10.3 Zginanie poprzeczne (zginanie ze [cinaniem) Dotychczas rozwa|ali[my tylko przypadki, w których ukBad siB zewntrznych redukowaB si jedynie do momentu zginajcego. Z reguBy jednak zginanie prtów odbywa si wskutek dziaBania siB poprzecznych  ich obecno[ powoduje wystpowanie napr|eD stycznych i odksztaBceD postaciowych. Ich obecno[ sprawia, |e zasada pBaskich przekrojów Bernoulli'ego nie jest w tym przypadku speBniona  przekrój poprzeczny pod wpBywem napr|eD stycznych ulega deplanacji. ZcisBe rozwizanie tego zagadnienia jest wyjtkowo trudne  stosuje si zatem rozwizanie przybli|one. Przyjmowa bdziemy, |e przemieszczenia i rozkBad napr|eD normalnych s takie same jak w przypadku zginania czystego, jednak|e w tensorze napr|enia uwzgldnimy napr|enia styczne. NAPR{ENIA STYCZNE Rozwa|my wycinek prta o dBugo[ci ” x obci|ony siBami poprzecznymi. Nastpnie dokonajmy cicia przez ten wycinek pBaszczyzn prostopadB do osi z, przecinajc t o[ w pewnym ustalonym punkcie z. Ta odcita cz[ obci|ona jest ukBadem napr|eD  s to Ãxx napr|enia normalne (o których zakBadamy, |e maj rozkBad liniowy, taki jak w Äxz = Äzx przypadku zginania czystego) oraz napr|enia styczne bdce wynikiem dziaBania siB poprzecznych. Dla uproszczenia przyjmijmy, |e rozkBad tych napr|eD na Ä poziomej powierzchni cicia jest staBy, równy pewnemu [redniemu napr|eniu : xz Zapiszmy równanie równowagi siB na kierunku osi x: £ X = - à (x)dA - ” xÅ"b (z)Å"xz + à (x+” x)dA = 0 Ä ," ," A(z ) A(z ) Wykorzystujemy zale|no[ci opisujce rozkBad napr|eD normalnych przy zginaniu: M ( x) M ( x+” x) - z dA - ” xÅ"b(z)Å"Ä + z dA = 0 xz ," ," I I A (z ) x A( z) y 1 M (x+” x)-M (x ) Å" z dA - ” xÅ"b( z)Å"xz = 0 Ä [ ] ," I y A(z) ß# S (z) y Dzielc obie strony równania przez ” x otrzymujemy: S (z) M ( x+” x)-M (x) y Å" - b( z)Å"Äxz = 0  I ” x y © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 10 mgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie Po przeksztaBceniach: S ( z) M ( x+” x)-M (x) Ä = Å" xz y I Å"b( z) ” x y Dokonujc przej[cia granicznego ” x ’! 0 i wykorzystujc zale|no[ ró|niczkow midzy momentem zginajcym i siB poprzeczn, otrzymujemy: S ( z) S (z) dM QzÅ"S ( z) M (x+” x)-M (x) y y y Ä = Å" lim = Å" = xz y I Å"b( z) ” x I Å"b(z) dx I Å"b( z) ” x ’!0 y y y Przyjmujc, |e napr|enia styczne s faktycznie równe zaBo|onemu napr|eniu [redniemu, otrzymujemy ostatecznie wzór opisujcy rozkBad napr|eD stycznych przy zginaniu poprzecznym  tzw. wzór {urawskiego: Qz (x)Å"S (z) y Äxz (x , z) = b(z)Å"I y S (z) Funkcja oznacza moment statyczny odcitej y cz[ci przekroju (w odlegBo[ci z) wzgldem gBównej centralnej (przechodzcej przez [rodek ci|ko[ci) osi bezwBadno[ci y, przy czym bierzemy t cz[ przekroju, która jest po stronie wikszych warto[ci z. Niekiedy jednak wygodniej jest skorzysta z nastpujcej zale|no[ci: z dA = z dA + z dA Ò! S ( z) = z dA = - z dA ," ," ," ," ," y A A1 A2 A1 A2 ß# ß# S =0 S (z ) y y RozkBad napr|eD stycznych przy staBej szeroko[ci przekroju b jest kwadratow funkcj zmiennej z. Napr|enia styczne przyjmuj lokalnie maksymaln warto[ na wysoko[ci [rodka ci|ko[ci, tj. dla z=0. Ponadto rozkBad napr|eD stycznych jest odwrotnie proporcjonalny do szeroko[ci przekroju dla danego z. Typowy rozkBad napr|eD stycznych dla przekroju dwuteowego widoczny jest na rysunku. © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 11 mgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie ZGINANIE PRTÓW O PRZEKROJU PROSTOKTNYM NAPR{ENIA NORMALNE b h3 Moment bezwBadno[ci przekroju: I = y 12 Ãxx RozkBad napr|eD normalnych : M 12 M y y Ãxx = z = z I b h3 y Maksymalne napr|enia normalne dla z = ±h/2: M M y y Ãmax = , Ãmin = - , W W y y I b h2 y W = = gdzie wskaznik wytrzymaBo[ci na zginanie: y zmax 6 NAPR{ENIA STYCZNE Szeroko[ przekroju: b( z) = b S (z) Funkcja dla przekroju prostoktnego: y h 1 h b h h S (z) = bÅ" - z Å" z+ - z = -z +z = y ( ) ( ) ( )( ) [ ] 2 2 2 2 2 2 b h2 = - z2 ( ) 2 4 Éàxz RozkBad napr|eD stycznych QzÅ"S ( z) 6Qz 1 z2 y Éàxz = = - ( ) b (z)Å"I bh 4 h2 y y Éàxy Brak napr|eD ! Qz 3 Maksymalne napr|enia styczne dla z = 0: Éàmax = 2 A © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 12 mgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie ZGINANIE PRTÓW O PRZEKROJU KOAOWYM NAPR{ENIA NORMALNE À R4 À D4 Moment bezwBadno[ci przekroju: I = = y 4 64 Ãxx RozkBad napr|eD normalnych : M 4 M 64 M y y y Ãxx = z = z = z I À R4 À D4 y Maksymalne napr|enia normalne dla z = R: M M y y Ãmax = , Ãmin = - , W W y y I À D3 À R3 y W = = = gdzie wskaznik wytrzymaBo[ci na zginanie: y zmax 32 4 NAPR{ENIA STYCZNE R2- z2 " Z rysunku: cos± = R R2- z2 = 2 R2-z2 " Szeroko[ przekroju: b( z) = 2R cos ± = 2 RÅ" " R S (z) Funkcja dla przekroju prostoktnego: y S (z) = S (z)-S (z) y y1 y2 1Å"b(z)Å"zÅ"2Å"z = 2 S ( z) = z2 R2-z2 " y2 2 3 3 R À-± R À-± S ( z) = z dA = [(r sin Æ)r]d Æ dr = r2 dr sin Æ d Æ = ," +" +" +" +" y1 ± A1 r =0 Æ=± 0 R r3 R3 2 2 = [-cosÆ]À-± = [-cos(À-±)+cos ±] = R3cos ± = R2 R2- z2 " ± [ ] 3 3 3 3 0 2 S (z) = S (z)-S (z) = ( R2-z2) R2-z2 " y y1 y2 3 © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 13 mgr in|. PaweB SzeptyDski  Podstawy wytrzymaBo[ci materiaBów i mechaniki ukBadów prtowych 10  Zginanie Éàxz RozkBad napr|eD stycznych : ( ) QzÅ"S ( z) 4 Qz R2- z2 y Éàxz = = b (z)Å"I 3 À R4 y y Statyczne warunki brzegowe wymagaj, aby wypadkowe napr|enia styczne na powierzchni bocznej przekroju byBy styczne do tej powierzchni. Musz zatem wystpowa Äxy dodatkowe napr|enia . Dla punktów konturu mo|emy napisa: QzÅ"zÅ"y zÅ"Éà 4 Éàxy = -tg ±Å"Äxz = - = - xz y 3 À R4 Wzór nale|y stosowa tylko dla punktów konturu przekroju. Napr|enia te zmieniaj warto[ wewntrz przekroju, jednak swoj makysmaln warto[ przyjmuj wBa[nie na konturze. Napr|enia wypadkowe na konturze (styczne do konturu): Éà = Éà2 +Éà2 " xy xz Qmax 4 z Maksymalne napr|enia styczne dla z = 0: Éàmax = 3 A © Copyright: PaweB SzeptyDski - Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 PL 14

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
10 zginanie uwaga o znakowaniu My i Mz
10 Z Zginanie
10 Z Zginanie
10 Odkształcenia w belkach zginanych sprawozdanie
WSM 10 52 pl(1)
VA US Top 40 Singles Chart 2015 10 10 Debuts Top 100
10 35

więcej podobnych podstron