Вычисляем удлинение всего стержня
При переменных по длине стержня значениях продольной силы и площади поперечного сечения удлинение вычисляется по формуле
,
где E – модуль Юнга, а – длина соответствующего участка стержня.
Тогда
см.
Таким образом, длина стержня уменьшается на мм.
ЗАДАЧА НА РАСТЯЖЕНИЕ И СЖАТИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
Условие задачи на растяжение и сжатие
Стальной стержень (модуль Юнга кН/см2) находится под действием внешних осевых сил и (рис. 3.1). Построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений . Оценить прочность стержня, если предельное напряжение (предел текучести) кН/см2, а допускаемый коэффициент запаса . Найти удлинение стержня .
СХЕМЫ ДЛЯ ЗАДАЧИ НА РАСТЯЖЕНИЕ И СЖАТИЕ
Таблица 2 - Исходные данные к задаче на растяжение и сжатие
Номер схемы
|
F, см2
|
a, м
|
b, м
|
c, м
|
P, кН
|
1
|
2,0
|
1,2
|
1,4
|
1,6
|
11
|
2
|
2,2
|
1,4
|
1,6
|
1,4
|
12
|
3
|
2,4
|
1,8
|
1,6
|
1,2
|
13
|
4
|
2,6
|
1,6
|
2,0
|
1,0
|
14
|
5
|
2,8
|
2,0
|
1,8
|
1,2
|
15
|
6
|
3,0
|
2,2
|
1,6
|
1,4
|
16
|
7
|
3,2
|
2,4
|
1,4
|
1,6
|
17
|
8
|
3,4
|
2,6
|
1,2
|
1,8
|
18
|
9
|
3,6
|
2,8
|
1,0
|
1,4
|
19
|
0
|
3,8
|
2,4
|
1,6
|
1,2
|
20
|
Условия и варианты заданий к выполнению РГР № 2
«Статически-неопределимые системы при растяжении и сжатии»
Условие задачи
Для статически неопределимой системы, изображенной на рис.2, а ( см2; см2; м; м; м; м, м), требуется определить усилия и напряжения в стальном ( кН/см2; кН/см2) и в медном ( кН/см2; кН/см2) стержнях, выразив их через силу P, а также найти допускаемую нагрузку .
Расчетная схема
Рис. 2 Расчетная схема
Находим усилия и напряжения, возникающие в стержнях
Рассечем стержни и изобразим систему в деформированном состоянии (рис.2, б). Под действием силы P абсолютно жесткий на изгиб брус повернется на некоторый малый угол, оставаясь прямолинейным. Поскольку угол поворота абсолютно жесткого на изгиб бруса мал, можно предположить, что его точки В и С будут перемещаться не по дуге окружности, а по вертикали вниз. Деформированное положение системы показано на рис. 2, б наклонной прямой линией АС1. Очевидно, что оба стержня, поддерживающие брус, растянутся. Поэтому внутренние усилия и , возникающие в поперечных сечениях этих стержней, направим от сечения. Удлинение медного стержня равно отрезку , а стального – отрезку .
Для плоской системы параллельных сил мы имеем два независимых уравнения статики. Неизвестных же у нас три: , и . Следовательно, заданная система является один раз статически неопределимой.
Чтобы исключить из дальнейшего рассмотрения реакцию , возникающую в шарнире A, составим следующее уравнение равновесия:
. (3.1)
В него входят две неизвестные и , поэтому для их определения (то есть для раскрытия статической неопределимости) нам необходимо составить еще одно, дополнительное, уравнение.
Очевидно, что удлинения стержней и связаны между собой. Из подобия треугольников ABB1 и AСС1 следует, что
.
Или, учитывая закон Гука,
(3.2)
Полученное нами дополнительное уравнение (3.2), связывающее деформации стержней, называется уравнением совместности деформаций.
Подставив в (3.1) и (3.2) исходные данные задачи и выполнив несложные преобразования, получим следующую систему уравнений относительно неизвестных внутренних усилий и :
Отсюда находим, что усилия в стержнях равны:
.
Тогда напряжения
.
Достарыңызбен бөлісу: |