11137

Сложное сопротивление. Изгиб с кручением

Реферат

Математика и математический анализ

Сложное сопротивление. Изгиб с кручением. Круглые валы. Когда в поперечном сечении бруса равен нулю только один внутренний силовой фактор продольная сила такой вид деформации называют изгибом с кручением. Изгибу с кручением подвергаются валы различных видов меха

Русский

2013-04-04

589.5 KB

141 чел.

Сложное сопротивление. Изгиб с кручением.


Круглые валы.

Когда в поперечном сечении бруса равен нулю только один внутренний силовой фактор – продольная сила , такой вид деформации называют изгибом с кручением.

Изгибу с кручением подвергаются валы различных видов механических передач (ременные, зубчатые и т.д.).

Рис. 2.7.

Например, воздействие ролика звена цепи на зуб шестерни цепной передачи (рис.2.7.1.) будет способствовать возникновению в произвольном поперечном сечении вала пяти внутренних силовых факторов: , , , , . В данном случае можно сказать, что вал испытывает деформацию изгиба с кручением.

При изгибе с кручением в поперечном сечении возникают нормальные напряжения от изгиба в двух плоскостях, а так же касательные напряжения от кручения и изгиба.

Для расчета вала в первую очередь необходимо установить опасные сечения. Для этого строят эпюры изгибающих моментов и крутящего момента, предварительно разложив нагрузки на составляющие вдоль координатных осей (рис. 2.7.2)

Изгиб вала круглого и кольцевого поперечного сечения под действием изгибающих моментов  и  можно привести к прямому изгибу под действием результирующего (суммарного) изгибающего момента (рис. 2.7.3, а)

(2.7.1)

Вектор момента М в разных сечениях может иметь различные направления, в силу чего даже при отсутствии распределенных нагрузок эпюра М может быть криволинейной. Но при построении эпюры М обычно несколько завышают значения суммарного изгибающего момента, делая данные эпюры прямолинейными. Вычисляются значения суммарных моментов лишь для тех сечений, где на эпюрах  и (или)  есть переломы. Эти величины откладывают в масштабе по одну сторону от оси на эпюре М и соединяют прямой линией.

Рис. 2.7.

После построений эпюр суммарных изгибающих моментов и крутящих моментов определяют опасное сечение.

Опасной точкой в сечении вала круглого или кольцевого поперечного сечения, очевидно, будет точка, наиболее удаленная от центра сечения (рис. 2.7.3, б). В данной точке одновременно и нормальное напряжение от изгиба и касательное напряжение от кручения имеет наибольшее значение

;

Рис. 2.7.

У наиболее опасной точки выделим элемент (рис. 2.7.4, а). По четырем граням данного элемента действуют касательные напряжения, а к двум из этих граней приложены еще и нормальные напряжения. Остальные две грани свободны от напряжения. Таким образом, при изгибе с кручением элемент в опасной точке находится в плоском напряженном состоянии (рис. 2.7.4, б).

Рис. 2.7.

Заметим, что в данном случае сложного напряженного состояния влиянием касательных напряжений от поперечных сил пренебрегаем, так как они значительно меньше касательных напряжений, вызванных кручением.

Для проверки прочности элемента, выделенного у опасной точки, нужно, выбрав соответствующую теорию прочности, сравнить значение эквивалентного напряжения с допускаемым для данного материала. Например, по четвертой теории прочности

(2.7.2)

или, учитывая

(2.7.3)

Выражение в числителе представляет собой приведенный момент, действие которого эквивалентно совместному действию трех моментов (согласно принятой теории прочности).

(2.7.4)

Теперь условие прочности можно заменить простой формулой

(2.7.5)

При проектировочном расчете валов круглого поперечного сечения пользуются зависимостью полученной из условия прочности (2.7.5)

(2.7.6)

Брус прямоугольного сечения.

На практике часто встречаются стержни некруглого сечения, подверженные действию крутящих и изгибающих моментов.

Для их расчета так же строят эпюры изгибающих и крутящих моментов для определения опасного сечения. Воспользуемся расчетной схемой и эпюрами, изображенными на рис. 2.7.2, применяя их для балки прямоугольного поперечного сечения.

Для нахождения опасной точки сечения строим эпюры напряжений от всех силовых факторов: , , , ,

Рис. 2.7.

Эпюры нормальных и касательных напряжений наглядно показывают, что в отличие от круглого сечения в рассматриваемом случае наибольшие нормальные напряжения  и наибольшие касательные напряжения  и  имеют место не в одной и той же точке.

Следовательно, для выявления самой опасной точки в сечении нужно сопоставить эквивалентные напряжения в нескольких опасных точках. Обычно считают достаточным для прямоугольного сечения рассмотреть три точки сечения: одну угловую точку (В или D), одну точку посредине длинной стороны прямоугольника (L или T) и одну точку посредине короткой стороны прямоугольника (S или K).

Элемент, находящийся в окрестности точки В, находиться в условиях простого растяжения напряжениями, равными сумме нормальных напряжений от  и . Поэтому условие прочности для этой точки должно быть записано как для случая линейного напряженного состояния:

(2.7.7)

Элементы в окрестности точек L или К находятся в плоском напряженном состоянии. Вместе с максимальными нормальными напряжениями действуют так же максимальные касательные напряжения от кручения и изгиба.

(2.7.8)

(2.7.9)

Касательными напряжениями от поперечных сил в большинстве случаях пренебрегают. Тогда условие прочности по четвертой теории прочности можно записать

в точке L

в точке K


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68098. КВН для учащихся 6-х классов 67.5 KB
  Цель: Воспитывать любовь предмету. Развивать познавательные интересы. Совершенствовать умение работать в команде. Повторение и закрепление учебного материала. Участники игры: Ведущий (учитель географии). Две команды игроков (учащиеся 6-х классов). Жюри(3-5учеников старших классов).
68099. Урок - КВН в 6 классе 47 KB
  Каждая команда состоит из 5 человек. Задание для капитанов: Какое значение имеют план местности и географическая карта для человека его хозяйственной деятельности Команда Горизонталь Какой пролив имеет больше воды Гудзонов или Мексиканский Ваше мнение. Команда Параллель Три самолета одновременно...
68100. КВК «Розумники і розумниці» 48.5 KB
  Мета заходу: узагальнити і систематизувати знання і навички учнів з трудового навчання; розвивати логічне мислення, пам’ять; виховувати інтерес до різноманітних видів рукоділля та прикладного мистецтва. Оформлення залу: плакати з зображеннями людей різних професій, приказок про працю.
68101. ІСТОРИЧНИЙ КВК СТАРОДАВНІ ЄГИПЕТ ТА МЕЖИРІЧЧЯ 74.5 KB
  Її називали Першою серед найвродливіших і правила вона Єгиптом 22 роки. Його називали великим завойовником який здійснив 17 військових походів і розширив територію Єгипту у 3 рази завоювавши Сирію Палестину і Нубію. Рамзес ІІ Ця жінка з ніжними рисами обличчя з лебединою шиєю великими видовженими очима...
68102. КВК – асорті 46.5 KB
  Команда вибирає капітана і назву виготовляє емблему готує вітання і домашнє завдання. Домашнє завдання командам: а випустите Математичну газету б придумати емблему кабінету математики в підготувати запитання супернику з курсу геометрії алгебри 67 класів. Два художники від кожної команди виконують такі завдання...
68104. Українське читання (Урок – КВК позакласного читання) 34.5 KB
  Поглибити знання учнів про казки. Виховувати любов до казки як твору де перемагає добро і добра сила. Виставка книг казки; збірка Позакласне читання на кожній парті; матеріал для гри хто прислав телеграму; букви для складання назв казок; книжка Українські народні казки...
68105. Урок-подорож Україною. Узагальнення знань учнів про природні зони України 58.5 KB
  Узагальнити систематизувати знання учнів з вивченого розділу створити цілісну картину природи України. Виховувати любов до рідного краю почуття дружби взаємовиручки а також формувати почуття відповідальності за збереження довкілля природних багатств України.
68106. Мово українська, гордосте моя! 576.5 KB
  Розширювати знання про красу і багатство української мови. Виховувати любов до рідної мови рідного краю його традицій почуття поваги до всього свого українського бажання розмовляти рідною мовою. Шевченка плакати Без мови рідної юначе й народу нашого нема Пісня душа народу...