układy prętowe o zmiennych przekrojach


Pręt o zmiennym przekroju ( 3A oraz A) znajduje się między dwoma
nieodkształcalnymi elementami, obcią\ony jest siłami pokazanymi
na rysunku. Wyznaczyć wymagany przekrój A pręta gdy przyło\ona
siła P = 10 kN.
Dla materiału pręta E = 2.1 105 MPa, kr = 120 MPa.
Rozwiązując postawione zadanie nale\y wpierw uwolnić od więzów zamocowany pręt i
napisać warunki równowagi.
Z sumy rzutów wszystkich sił na oś y otrzymano:
Ł Fiy = RA - 2 P - P + RB = 0 ,
Ł Fiy = 0 ,
Zagadnienia nie mo\na rowiązać na bazie statyki - mamy jedno równanie dwie
niewiadome - brakuje równań. Zadanie jest jednokrotnie statycznie niewyznaczalne.
Dodatkowych równań poszukiwać będziemy w odkształceniach rozpatrywanego
elementu. Poniewa\ odległość między zamocowaniami pręta nie ulega zmianie - to
całkowite odkształcenie pręta " lc = 0
w poszczególnych przedziałach występują siły N1, N2, ... które wywołują wydłu\enia " l1, " l2, ...
0 < y < 1.2 l 1.2 < y < 2.4 l 2.4 < y < 3.4 l 3.4 < y < 4.4 l
N = - RB N = - RB + P N = - RB + P N = - RB + P + 2 P
- RB 1.2 l ( - RB + P ) 1.2 l ( - RB + P ) l ( - RB + P + 2P ) l
" l1 = " l2 = " l3 = " l4 =
E A E A E 3A E 3A
znając wydłu\enia pręta w poszczególnych przedziałach wykorzystujemy fakt wcześniejsze spostrze\enia i
" lc = "l1 + " l2 + " l3 + "l4 = 0
podstawiając teraz odpowiednie zale\ności otzymujemy
- RB 1.2 l ( - RB + P ) 1.2 l ( - RB + P ) l ( - RB + P + 2P) l
+ + + = 0
E A E A E 3A E 3A
a rozwiązując to równanie wyznaczamy
RB = 0.43 P
a znając reakcje wiemy ju\ jakie siły normalne działają w poszczególnych przedziałach
N = - 0.43 P N = 0.57 P N = 0.57 P N = 2.57 P
N()
oraz naprę\enia, które wyznaczamy w ka\dym przedziale z zale\ności
() =
A()
wynoszą odpowiednio
P P P P
1 = - 0.43 2 = 0.57 3 = 0.19 4 = 0.86
A A A A
Wyznaczone wielkości sił normalych i odpowiadających im naprę\eń mo\emy przedstawić na wykresach
największe naprę\enie musi spełniać warunek wytrzymałości
P
 =  = 0.86 < kr
max 4
A
wymagane pole prrzekroju pręta to
P 10 000
A > 0.86 = 0.86 =
71.67 mm2
kr 120
odpowiada temu średnica
4 A 4 10 000
d > = 0.86 =9.55 mm przyjmuję więc d = 10 mm
  120
2009-2010 SoM. All Rights Reserved.


Wyszukiwarka