background image

A. Zaborski, Zginanie ze  ciskaniem 

Zginanie ze  ciskaniem 

Zaprojektowa  przekrój prostok tny belki b×h = d×2d, obci onej w  rodku prz sła l = 4 m 

sił  P = 20 kN i  ciskanej sił  N = 100 kN. Dane: R =  160 MPa, E = 200 GPa. 

Rozwi zanie 1: 
Napr enia normalne (wzory z wykładu lub podr cznika): 

R

d

N

d

u

u

Pl

F

N

W

M

y

x

+

=

+

=

2

3

max

2

4

6

tg

4

max

σ

gdzie 

2

4

00173

.

0

2

3

2

2

d

Ed

N

l

u

E

P

N

=

=

=

= π

Rozwi zuj c numerycznie nierówno , otrzymujemy: d = 6.05 cm. 

Sprawdzamy obliczenia: 

pole przekroju: F = 73.27 cm

2

momenty bezwładno ci: J

y

 = 894.8 cm

4

J

z

 = 223.7 cm

4

wska nik wytrzymało ci W

= 147.8 cm

3

siła eulerowska (wzgl dem osi y i z): P

ey

 = 1.1 MN, P

ez

 = 276 kN (obie siły> N), 

maksymalne napr enia normalne: max

σ

x

 = 160 MPa, 

strzałka ugi cia: 

64

.

1

3

=

=

u

u

tgu

f

f

o

cm 

maksymalny moment zginaj cy: M

max

 = 21.64 kNm. 

Rozwi zanie 2: 
Inny sposób rozwi zania, metod  kollokacji, polega na przyj ciu funkcji ugi cia w postaci: 

l

x

a

x

w

π

sin

)

(

=

spełniaj cej kinematyczne warunki brzegowe oraz za daniu zgodno ci rozwi zania 

aproksymowanego z rozwi zaniem  cisłym w kilku dodatkowych punktach. Za damy 

zgodno ci w jednym dodatkowym przekroju: w  rodku rozpi to ci belki. Jest wi c: 

l

x

Na

x

M

l

x

a

l

EJ

l

x

a

l

x

w

y

π

π

π

π

π

sin

)

(

sin

sin

)

('

'

0

2

2

2

2

+

=

=

a po przekształceniach, dla x = l/2: 

E

spr

E

y

y

P

N

a

P

N

EJ

Pl

N

l

EJ

Pl

a

=

=

=

1

1

12

1

1

48

12

4

2

3

2

2

2

π

π

π

oraz: 

a

a

f

l

w

=

=

=

2

/

sin

)

2

/

(

π

Podstawiaj c otrzymane wyra enia ponownie do wzoru na napr enia, otrzymujemy z 

rozwi zania numerycznego: d = 6.08 cm. Pozostałe wielko ci podobnie nieznacznie si  ró ni  

od warto ci uzyskanych w poprzednim obliczeniu: 

pole przekroju: F = 73.94 cm

2

momenty bezwładno ci: J

y

 = 911.3 cm

4

J

z

 = 227.8 cm

4

wska nik wytrzymało ci W

= 149.9 cm

3

siła eulerowska (wzgl dem osi y i z): P

ey

 = 1.12 MN, P

ez

 = 281 kN (obie siły> N), 

maksymalne napr enia normalne: max

σ

x

 = 160 MPa, 

strzałka ugi cia: f = 1.95 cm 

maksymalny moment zginaj cy: M

max

 = 21.95 kNm.