background image

MIMOŚRODOWE ROZCIĄGANIE - przykład 1 

 

ZADANIE:   Wyznaczyć wymiar „a” przekroju mimośrodowo rozciąganego siłą P=300 kN. Wyznaczyć i 

narysować oś obojętną, rdzeń przekroju i bryłę naprężeń. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  ŚRODEK CIĘŻKOŚCI ( w ukł. wyjściowym (y

o

, z

o

)) 

2

2

2

a

13

a

4

a

3

2

1

a

3

a

4

A

=

+

+

=

 

(

)

3

2

2

2

yo

a

5

.

10

a

4

3

1

a

6

a

5

.

1

a

3

a

5

.

3

a

4

S

=

+

+

=

 

( )

3

2

2

2

zo

a

5

.

3

a

3

3

1

a

6

a

5

.

0

a

3

a

a

4

S

=

+

+

=

 

a

27

.

0

a

13

a

5

.

3

y

2

3

c

=

=

 

 

a

81

.

0

a

13

a

5

.

10

z

2

3

c

=

=

 

2.  CENTRALNE MOMENTY BEZWŁADNOŚCI (w ukł. (y

c

, z

c

)) 

(

)

( )

(

)

+

×

+

×

+

×

+

×

=

2

2

2

3

2

2

2

3

yc

a

81

.

0

5

.

1

a

3

12

a

3

a

a

81

.

0

5

.

3

a

4

12

a

a

4

I

 

 

( )

4

2

2

2

3

a

9

.

65

a

81

.

0

4

3

1

a

6

36

a

4

a

3

=

+

×

+

×

+

 

(

)

(

)

+

×

+

×

+

×

+

×

=

2

2

2

3

2

2

2

3

zc

a

27

.

0

5

.

0

a

3

12

a

3

a

a

27

.

1

a

4

12

a

)

a

4

(

I

 

 

( )

4

2

2

2

3

a

4

.

18

a

27

.

0

3

3

1

a

6

36

a

3

a

4

=

×

+

×

+

 

(

)

(

)(

)

+

×

+

×

×

=

2

2

2

2

2

yczc

a

81

.

0

5

.

1

27

.

0

5

.

0

a

3

a

)

27

.

1

(

81

.

0

5

.

3

a

4

I

 

 

( )

(

)

4

2

2

2

a

6

.

20

a

81

.

0

3

4

a

27

.

0

1

a

6

72

a

3

)

a

4

(

=

 +

×

×

+

×

+

 

 

3. GŁÓWNE, CENTRALNE MOMENTY I OSIE BEZWŁADNOŚCI (ukł. (y, z)) 

(

)

(

)

4

2

2

4

2

,

1

a

6

.

20

4

4

.

18

9

.

65

2

1

a

2

4

.

18

9

.

65

I

×

+

±

+

=

 

y

4

1

I

a

6

.

73

I

=

=

 

 

°

=

α

=

α

5

.

20

6

.

73

4

.

18

6

.

20

tg

1

1

 

z

4

2

I

a

7

.

10

I

=

=

 

 

°

=

α

=

α

5

.

69

7

.

10

4

.

18

6

.

20

tg

2

2

 

3a

4a

y

o

 

z

o

 

A

P

C

D

K

3a 

a

2a

0.81a

0.27a

y

c

 

z

c

 

20.5°

background image

MIMOŚRODOWE ROZCIĄGANIE - przykład 2 

 

4. WYMIAROWANIE 

PRZEKROJU 

 

 

 

N = 300 kN 

 

M

yc

 = 300

×0.81 a = 243 a 

 

M

zc

 = 300

×( 3a – 0.27a) = 243 a 

 

M

y

 = 243a 

× cos 20.5° + 819a × sin 20.5° = 514.4 a 

 

M

z

 = 819a 

× cos 20.5° - 243a × sin 20.5° = 682.0 a 

 

y

I

M

z

I

M

A

N

z

z

y

y

x

+

=

σ

 

y

a

7

.

10

a

682

z

a

6

.

73

a

4

.

514

a

13

300

4

4

2

x

+

=

σ

 

y

a

74

.

63

z

a

99

.

6

a

08

.

23

3

3

2

x

+

=

σ

 

4.1. Oś obojętna 

0

y

a

74

.

63

z

a

99

.

6

a

08

.

23

3

3

2

x

=

+

=

σ

 

 

⇒ 

 

1

a

362

.

0

y

a

3

.

3

z

=

+

 

4.2. Maksymalne naprężenie normalne, wymiarowanie przekroju 

Punktem najdalej położonym od osi obojętnej jest punkt P. W tym punkcie naprężenie normalne jest zatem 
największe. 

P

3

P

3

2

max

x

y

a

74

.

63

z

a

99

.

6

a

08

.

23

+

=

σ

 

W celu wyznaczenia współrzędnych punktu P (i wszystkich innych) w ukł. głównym, centralnym 
najwygodniej jest dokonać transformacji współrzędnych z układu (y

c

, z

c

). 

k

ik

i

a

a

α

=

 

 





=

α

937

.

0

35

.

0

35

.

0

937

.

0

ik

 

=





=

a

71

.

1

a

27

.

2

a

81

.

0

a

73

.

2

937

.

0

35

.

0

35

.

0

937

.

0

z

y

P

P

 

3

o

2

max

x

10

200

R

a

7

.

179

×

=

=

σ

 

⇒ 

przyjęto  

cm

3

a

=

 

oś obojętna  

[ ]

cm

1

09

.

1

y

9

.

9

z

=

+

 

5. BRYŁA NAPRĘŻEŃ 

z

259

y

2361

6

.

25

x

+

=

σ

 

Punkt 

A P C D E F K 

y [m]

 

- 0.058 

0.068 

0.012 

0.054 

- 0.058 

- 0.069 

0.015 

z [m]

 

- 0.144 

- 0.051 

- 0.030 

0.082 

0.124 

0.096 

0.064 

σ

x

 [MPa]

 

- 77.3 

200.0 

61.9 

131.9 

- 144.5 

- 162.0 

45.3 

y

c

 

z

c

 

M

y

 

M

z

 

M

yc

 

M

zc

 

background image

MIMOŚRODOWE ROZCIĄGANIE - przykład 3 

 

6. RDZEŃ PRZEKROJU 

6.1. Równanie prostej przechodzącej przez dwa punkty (ukł. (y, z)) P

1

(y

1

, z

1

) i P

2

(y

2

, z

2

(

)

1

1

2

1

2

1

y

y

y

y

z

z

z

z

=

 

6.2. Równanie osi obojętnej (ukł. (y, z)) 

1

a

z

a

y

z

y

=

+

 

 

o

2

z

y

y

i

a

=

 ; 

o

2

y

z

z

i

a

=

 

2

y

2

y

cm

96

.

50

117

5962

A

I

i

=

=

=

 

2

z

2

z

cm

41

.

7

117

867

A

I

i

=

=

=

 

prosta AP 

(

)

8

.

5

y

8

.

5

8

.

6

4

.

14

1

.

5

4

.

14

z

+

+

+

=

+

 

⇒ 

1

12

.

10

z

71

.

13

y

=

+

 

o

y

y

41

.

7

71

.

13

a

=

=

 

⇒ 

cm

54

.

0

y

o

=

 

o

z

z

96

.

50

12

.

10

a

=

=

 

⇒ 

cm

04

.

5

z

o

=

 

⇒ 

P

1

 (- 0.54 ; 5.04)

 

prosta PD 

(

)

8

.

6

y

8

.

6

4

.

5

1

.

5

2

.

8

1

.

5

z

+

=

+

 

⇒ 

1

5

.

59

z

26

.

6

y

=

+

 

o

y

y

41

.

7

26

.

6

a

=

=

 

⇒ 

cm

18

.

1

y

o

=

 

o

z

z

96

.

50

52

.

59

a

=

=

 

⇒ 

cm

86

.

0

z

o

=

 

⇒ 

P

2

 (- 1.18 ; - 0.86)

 

prosta DE 

(

)

4

.

5

y

4

.

5

8

.

5

2

.

8

4

.

12

2

.

8

z

=

 

⇒ 

1

23

.

10

z

27

.

27

y

=

+

 

o

y

y

41

.

7

27

.

27

a

=

=

 

⇒ 

cm

27

.

0

y

o

=

 

o

z

z

96

.

50

23

.

10

a

=

=

 

⇒ 

cm

98

.

4

z

o

=

 

⇒ 

P

3

 (- 0.27 ; - 4.98)

 

prosta EF 

(

)

8

.

5

y

8

.

5

9

.

6

4

.

12

6

.

9

4

.

12

z

+

+

=

 

⇒ 

1

16

.

27

z

67

.

10

y

=

+

 

o

y

y

41

.

7

67

.

10

a

=

=

 

⇒ 

cm

69

.

0

y

o

=

 

o

z

z

96

.

50

16

.

27

a

=

=

 

⇒ 

cm

88

.

1

z

o

=

 

⇒ 

P

4

 ( 0.69 ; - 1.88)

 

prosta FA 

(

)

9

.

6

y

9

.

6

8

.

5

6

.

9

4

.

14

6

.

9

z

+

+

=

 

⇒ 

1

95

.

140

z

46

.

6

y

=

+

 

o

y

y

41

.

7

46

.

6

a

=

=

 

⇒ 

cm

15

.

1

y

o

=

 

o

z

z

96

.

50

95

.

140

a

=

=

 

⇒ 

cm

36

.

0

z

o

=

 

⇒ 

P

5

 ( 1.15 ; 0.36)

 

background image

MIMOŚRODOWE ROZCIĄGANIE - przykład 4 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

9

3

6

oś obojętna 

P

1

 

P

2

 

P

3

 

P

4

 

P

5

 

rdzeń przekroju 

oś obojętna 

bryła naprężeń 

σ

x

 

100 MPa