background image

ROZCIĄGANIE PRĘTÓW PROSTYCH 

1. SFORMUŁOWANIE ZAGADNIENIA  

Założenia: pręt pryzmatyczny (tzn. o stałym przekroju), x

1

 (x) - oś podłużna pręta, x

2

 (y), x

3

 (z) - 

osie główne, centralne przekroju, siły masowe są pominięte, pobocznica wolna od obciążeń. 

Pręt prosty obciążony jest w taki sposób, że obciążenie zewnętrzne redukuje się do siły 
podłużnej N 

( )

N

dA

z

q

A

=

∫∫

 

( )

0

M

dA

z

z

q

A

=

=

∫∫

 

2. NAPRĘŻENIA W PRĘCIE ROZCIĄGANYM  

Rozkład naprężenia 

σ

x

 w dowolnym przekroju 

α-α musi spełniać warunek 

( )

N

dA

z

A

x

=

σ

∫∫

 

 

Założenia

:  

z

 

rozkład naprężenia jest stały i niezależny od postaci obciążenia zewnętrznego q(z), poza 
niewielkim obszarem przyległym do miejsca przyłożenia obciążenia (zasada de Saint-Venanta) 

z

 

(

)

0

;

0

yz

xz

xy

z

y

23

13

12

33

22

=

τ

=

τ

=

τ

=

σ

=

σ

=

τ

=

τ

=

τ

=

σ

=

σ

 

A

N

N

dA

x

A

x

=

σ

=

σ

∫∫

 

3. ODKSZTAŁCENIA W PRĘCIE ROZCIĄGANYM (równania Hooke'a) 

(

)

[

]

ε

ν σ

ν σ

δ

i j

i j

k k

i j

E

=

+

1

1

 

np.             

(

)

(

)

[

]

E

1

E

1

x

33

22

11

11

x

11

σ

=

σ

+

σ

+

σ

ν

σ

ν

+

=

ε

=

ε

 

 

A

E

N

x

=

ε

 

A

E

N

E

x

x

y

22

ν

=

ε

ν

=

σ

ν

=

ε

=

ε

 

A

E

N

y

ν

=

ε

 

A

E

N

E

x

x

z

33

ν

=

ε

ν

=

σ

ν

=

ε

=

ε

 

A

E

N

z

ν

=

ε

 

 

0

yz

xz

xy

=

ε

=

ε

=

ε

 

q(z) 

α 

α 

σ

x

(z) 

background image

ROZCIĄGANIE PRĘTÓW PROSTYCH 

4. DEFORMACJA PRĘTA O PRZEKROJU PROSTOKĄTNYM 

L

L

x

=

ε

 

⇒ 

 

A

E

L

N

L

=

 

ν

=

=

ε

L

L

b

b

y

 

A

E

b

N

b

ν

=

 

ν

=

=

ε

L

L

h

h

z

 

A

E

h

N

h

ν

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ANALIZA ROZWIĄZANIA 

h

b

L

x

1

x

2

x

3

L

 

b

x

2

x

3

b

2

b

2

 

h

x

2

x

3

h

2

h

2

 

background image

ROZCIĄGANIE PRĘTÓW PROSTYCH 

z

 

Stan naprężenia opisany przez macierz T

σ

 to jednorodny  (identyczny w każdym punkcie ciała) i 

jednoosiowy stan naprężenia (tylko jeden element macierzy naprężenia jest niezerowy)

 

=

σ

0

0

0

0

0

0

0

0

A

N

T

 

Diagonalna postać macierzy naprężenia świadczy o tym, że jedyne niezerowe naprężenie 

σ

11

 jest 

maksymalnym naprężeniem normalnym spośród wszystkich możliwych odpowiadających 
dowolnym płaszczyznom przekroju pręta. 

z

 

Stan odkształcenia opisany przez macierz T

ε

 to jednorodny (identyczny w każdym punkcie ciała) i 

trójosiowy (niezerowe składowe w 3 wzajemnie prostopadłych kierunkach) stan odkształcenia 

 

x

E

0

0

0

E

0

0

0

E

1

σ

×

ν

ν

=

ε

T

 

Diagonalna postać macierzy odkształcenia  świadczy,  że rozciąganiu towarzyszą jedynie 
odkształcenia liniowe. Włókna równoległe do osi x wydłużają się najbardziej, a równoległe do y i z 
najmniej.