Расчетное уравнение при растяжении

Расчеты прочности

Расчетное напряжение при растяжении или сжатии не должно превышать допускаемого

Различают три типа расчетов: проверочный, проектный, определение допускаемой нагрузки.

1. Проверочный расчет – определение рабочего напряжения и сравнение с допускаемым

2. Проектный расчет – определение размеров поперечного сечения

A = a²

A = 2b² b =

3. Определение допускаемой нагрузки .

5. Сдвиг и смятие

Сдвиг – это такой вид деформации, когда в поперечном сечении возникает один внутренний силовой фактор – поперечная сила.

Деформация, при которой происходит искажение прямых углов элементарного параллелепипеда, называется деформацией сдвига (рис. 29, 30).

Рис. 29 Рис. 30

Рис. 31

Сдвиг характеризуется двумя параметрами:

1) а – линейное смещение одного сечения относительно другого называется абсолютным сдвигом;

2) угол γ, на который изменяется прямой угол элементарного параллелепипеда называется относительным сдвигом:

γ = .

Сдвиг вызывает касательные напряжения

Величина сдвига в пределах упругих деформаций пропорциональна сдвигающей силе Q, расстоянию h, на котором происходит сдвиг, и обратно пропорциональна площади сечения А.

Закон Гука (1-я форма) для сдвига – касательное напряжение прямо пропорционально относительному сдвигу

Коэффициент G называется модулем сдвига или модулем упругости II рода.

Закон Гука (2-я форма) для сдвига – абсолютный сдвиг прямо пропорционален внутренней силе, ширине элемента и обратно пропорционален жесткости при сдвиге.

GA – жесткость при сдвиге.

Расчетное уравнение при сдвиге:

Смятие – проникновение более твердого тела в менее твердое.

Расчетное уравнение при смятии:

Различают три типа расчетов:

– проверочный – проверка прочности соединения:

– проектный – определение прочностных размеров сечения;

– определение величины допускаемой нагрузки.

Кручение

Крутящим моментом в поперечном сечении бруса называется результирующий момент внутренних касательных сил, равный сумме моментов внешних сил, действующих на рассматриваемую часть бруса.

Крутящий момент считается положительным, если наблюдатель со стороны отброшенной части видит вращение вала против хода часовой стрелки, отрицательным – по ходу часовой стрелки.

Закон Гука при кручении – касательное напряжение в произвольном волокне вала прямо пропорционально расстоянию этого волокна до оси.

Результирующий крутящий момент в сечении:

J_р – полярный момент инерции площади сечения.

Полярным моментом инерции площади сечения называется сумма произведений элементарных площадок на квадрат их расстояния до оси, перпендикулярной плоскости сечения.

Касательное напряжение в произвольном волокне вала при кручении:

Полярным моментом сопротивления площади сечения называется отношение полярного момента инерции к расстоянию наиболее удаленного волокна до оси.

Расчет вала на прочность – определение его диаметра из условия, что максимальное касательное напряжение не превышает допускаемое.

Расчет вала на жесткость –определение его диаметра из условия, что угол закручивания вала не превышает допускаемого угла закручивания:

Поперечный изгиб

Поперечный изгиб – это такой вид деформации, когда силы, действующие на брус, лежат в плоскости симметрии поперечного сечения и перпендикулярны оси бруса (сосредоточенные силы, равномерно распространенная нагрузка, сосредоточенный момент).

Рис. 32

Проведем в балке сечение I–I, отбросим правую часть и заменим ее действие на левую внутренними силами Q и М (рис. 32).

Рис. 33

Результирующий момент внутренних растягивающих и сжимающих сил в поперечном сечении балки называется изгибающим моментом в данном сечении М.

Q – результирующая внутренних касательных сил в поперечном сечении балки называется поперечной силой в данном сечении.

Итак, в поперечном сечении балки при изгибе возникает два внутренних силовых фактора: поперечная сила и изгибающий момент.

Изгибающий момент в поперечном сечении балки равен алгебраической сумме моментов внешних сил, взятых относительно рассматриваемого сечения балки. При определении знака изгибающего момента используется следующее правило. Изгибающий момент положителен, если под действием внешней силы балка изгибается выпуклостью вниз (полная чаша); отрицателен, если выпуклостью вверх (опрокинутая чаша) (рис. 34, 35).

Рис. 34

Рис. 35

7.1. Контроль правильности построения эпюр (рис. 36)

1. Участок балки, на котором нет равномерно распределенной нагрузки (q = 0), – эпюра поперечных сил представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс. Эпюра изгибающих моментов представляет собой наклонную прямую линию.

2. Участок балки, где q = const, эпюра поперечной силы есть наклонная прямая линия; эпюра изгибающего момента – парабола.

3. Участок балки, где действует равномерно распределенная нагрузка; эпюра поперечной силы обращается в ноль, а эпюра изгибающего момента имеет экстремальное значение.

4. В шарнирах двухопорной балки эпюры поперечных сил в этих точках равны опорным реакциям, а эпюры изгибающих моментов, если не приложен сосредоточенный момент, равны нулю.

5. Если приложена сосредоточенная сила, то на эпюре «Q» происходит скачок на величину этой силы, а на эпюре «М» – излом.

6. Если в точке приложен сосредоточенный момент – пара сил, то на эпюре изгибающего момента происходит скачок на величину этого момента, на эпюре поперечных сил это не отражается.