4732

Расчет стержневой конструкции на сложное сопротивление

Контрольная

Производство и промышленные технологии

Пояснительная записка представляет собой отчет о выполнении курсовой работы. Дано подробное решение стержневой конструкции на сложное сопротивление. Приведена исходная схема конструкции, построены эпюры поперечных и нормальных сил, а также...

Русский

2012-11-25

135 KB

14 чел.

Пояснительная записка представляет собой отчет о выполнении курсовой работы. Дано подробное решение стержневой конструкции на сложное сопротивление. Приведена исходная схема конструкции,  построены эпюры поперечных и нормальных сил, а также изгибающих и крутящих моментов. В конце работы приведен расчет  выбора наиболее экономичного профиля стержня. Дан список используемой литературы.

Оглавление

Исходные данные 5

I. Построение эпюр поперечных и нормальных сил, изгибающих и крутящих моментов. 5

II. Определение размеров поперечных сечений и вычисление напряжений. 8

III. Выбор наиболее экономичного профиля стержня. 12

Список литературы 13


Исходные данные:
 

а=2 м, b=3 м, c=2 м, d=3 м; P1=2 кН , Р2=3 кН, Р3=4 кН, q1=3 кН/м, q2=2 кН/м, М1=5 кН∙м, М2=4 кН∙м  h/b=1

Рис. 1. Расчетная схема пространственного бруса

  1.  Построение эпюр поперечных и нормальных сил, изгибающих и крутящих моментов.

1 стержень. Рассмотрим сечение x1.

Поперечные силы:

Qy=q2∙Х1, Qz =0.

при Y1=0 Qу=0 кН

при Y1=d=3 м Qу=2∙3=6 кН

Изгибающие моменты:

Крутящий момент отсутствует Мк=0

Относительно оси Y1 брус изгибается моментом М2 постоянным по величине вдоль всей длины бруса:

My = -М2=-5 кН∙м

Относительно оси Z1 брус изгибается распределенной нагрузкой q2:

Мz=-q2∙Х12/2

Момент зависит от координаты Х1 во второй степени, следовательно он изменяется по параболе. Выражение для момента справедливо по всей длине бруса, т.е: 0≤Х1≤d

при Х1=0 Mz = 0

при Х1=d=3 м  Mz = -2∙32/2=-9 кН∙м

При построении эпюр ордината момента Му откладывается в отрицательном направлении оси Z1, а также ордината момента Мz откладывается в отрицательном направлении оси Х1

Нормальная сила Nx = -Р1=-2 кН

2 стержень. Рассмотрим сечение Х2.

Поперечные силы:

Qz = 0, Qy = P1P2 = 2 - 3 = -1 кН,

Изгибающие моменты:

Относительно оси Z1 брус изгибается под воздействием сил Р1, Р2  (зависящих от координаты Х2) и распределенной нагрузкой q2, не зависящей от Х2. Момент зависит от координаты Х2 в первой степени, следовательно он изменяется по линейному закону. Выражение для момента справедливо по всей длине бруса, т.е: 0≤Х2≤b

Mz =(Р212-q2∙d2/2

При Х2=0 Мz=-q2∙d2/2=-2∙32/2=-9 кН∙м

При Х2=b=3 м  Мz=(3-2)∙3-2∙32/2=-6 кН∙м

Относительно оси Y2.брус изгибается моментом М1, не зависящим от координаты Х2. Выражение для момента справедливо по всей длине бруса, т.е: 0≤Х2≤b

Му1=5 кН∙м

Нормальная сила Nx = q2∙d=2∙3=6 кН

Под действием момента М2 брус испытывает кручение

Крутящий момент Mкр.= -М2=-5 кН∙м

Рассмотрим сечение Х2'

Поперечные силы:

Qz = 0, Qy = P1P2 = 2 - 3 = -1 кН,

Изгибающие моменты:

Относительно оси Z1 брус изгибается под воздействием сил Р1, Р2  (зависящих от координаты Х2’) и распределенной нагрузкой q1 и q2 и силы Р1 не зависящих от Х2. Момент зависит от координаты Х2 в первой степени, следовательно он изменяется по линейному закону. Выражение для момента справедливо по всей длине бруса, т.е: b≤Х2’≤а+b

Mz =(Р212’-q2∙d2/2-q1∙с2/2+Р3∙с

При Х2=b=3 м Мz=(3-2)∙3-2∙32/2-3∙22/2+4∙3=0 кН∙м

При Х2=а+b=5 м  Мz=(3-2)∙5-2∙32/2-3∙22/2+4∙3=2кН∙м

Относительно оси Y2.брус изгибается моментом М1, не зависящим от координаты Х2. Выражение для момента справедливо по всей длине бруса, т.е: 0≤Х2≤b

Му1=5 кН∙м

Нормальная сила Nx = q2∙d-q1∙с+Р3=2∙3-3∙2+4=4 кН

Под действием момента М2 брус испытывает кручение

Крутящий момент Mкр.= -М2=-5 кН∙м

3 стержень. Рассмотрим сечение Х3.

Поперечные силы:

Qz = 0

Qy = q1∙Х3- P3,

При Х3=0 Qу=-Р3=-4 кН

При Х3=с=2 м Qу=3∙2-4=2 кН

Так как эпора Qу меняет знак найдем точку пересечения с осью Х:

q1∙Х3- P3=0 →Х33/q1=4/3=1,333 м

Изгибающие моменты:

Му=0 Mz = q1Х32/2-Р3∙Х3;

Момент зависит от координаты Х2 во второй степени, следовательно он изменяется по параболе. Причем переходит через максимум в точке перемены знака эпюрой Qу Выражение для момента справедливо по всей длине бруса, т.е: 0≤Х3≤с

при Х3=0 Mz = 0

при Х3=с=2 м Mz = 3∙22/2-4∙2=-2 кН∙м

при Х3=1,333 м Мz=3∙1,3332/2-4∙1,333=-2,66 кН∙м

Крутящий момент Мх=0

Нормальная сила Nx =0.

На рисунке 2 представлены эпюры поперечных и продольных сил, изгибающих и крутящих моментов.

Рис. 2. Эпюры сил и моментов

  1.  Определение размеров поперечных сечений и вычисление напряжений.

1 стержень: вид деформации – косой изгиб+сжатие.

Условие прочности для стержня: ;

Величиной пренебрегаем ввиду малого значения.

- для стали.

момент сопротивления сечения балки , так как .

; h = b = 17 см.

Вычислим σ в четырех точках сечения:

- условие прочности выполнено.

Рис. 3. Эпюра распределения напряжений в сечении стержня 1

2 стержень: вид деформации – косой изгиб + кручение+растяжение.

Условие прочности (по третьей теории прочности):

где ; .

Величиной пренебрегаем ввиду малого значения. Поперечное сечение второго стержня круглое, то изгиб будет плоским под действием результирующего момента

Момент сопротивления для круглого сечения

 

Наибольшие нормальные напряжения при изгибе:

Наибольшие касательные напряжения при изгибе , где F=π∙d2/4=π∙192/4=283,5 см2 

Наибольшие касательные напряжения при кручении

Проверка: кг/см2- условие прочности выполнено.

Эпюра распределения напряжений в сечении стержня

3 стержень: вид деформации – плоский изгиб.

Поперечное сечение бруса круглое,

Отсюда условие прочности примет вид:

, где

Наибольшие нормальные напряжения при изгибе:

- условие прочности выполнено.

Наибольшие касательные напряжения при изгибе (по формуле Журавского для круглого сечения):

изг. = , где F=π∙d2/4=π∙122/4=113,1 см2

Эпюра распределения напряжений в сечении стержня

  1.  Выбор наиболее экономичного профиля стержня.

Предположим, что профиль поперечного сечения стержней на всех трех участках одинаков. Необходимо выбрать профиль сечения, имеющего наименьшую металлоемкость из следующих трех: круг, прямоугольник  и трубчатое сечение . Опасным сечением стержня является точка с наибольшими значениями изгибающего и крутящего моментов, то есть в начале сечения второго стержня.

Условие прочности (по третьей теории прочности): ,

где

Условие прочности примет вид:

отсюда  

Определим площади поперечных сечений:

  1.  Для круглого сечения W = 0,1d3

;

  1.  Для квадратного сечения: b = h

F2 = bh=258 см2.

  1.  Для трубчатого сечения:

;

Таким образом, наименьшую площадь поперечного сечения имеет трубчатый профиль, следовательно, он является наиболее экономичным.

Список литературы

1. «Сопротивление материалов. Расчет стержневой конструкции на сложное сопротивление». Санкт-Петербург 1994 год.

2.    Беляев Н.М. «Сопротивление материалов».


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14806. Көне Түркі жазба ескерткіштеріндегі және 58.5 KB
  Көне Түркі жазба ескерткіштеріндегі және Қорқыт ата кітабындағы халықтық педагогика Жазба ескерткіштер. Тәрбиенің мәңгілігі қажетгілігі қасиетгілігі жайлы ой түркі жазбасының ертедегі ескерткіштерімен дөледденеді. Бұл түрғыда ерекше қызығушылық түғазатын
14807. Қазақ ақын-жырауларының тәлім-тәрбиелік идеялары 51.5 KB
  Қазақ ақынжырауларының тәлімтәрбиелік идеялары. Қазақ хандығы көптеген тайпалардың қаңлылар үйсіндер қыпшақтар арғындар наймандар дулаттар және т.б. негізінде құрылды. Қиын тарихи жағдайда қалыптаса отырып қазақ хандығы бірде ХҮІ ғ.бас кезінде нығайды бір...
14808. ҚИЫН БАЛАЛАРМЕН ЖҰМЫС 45.5 KB
  ҚИЫН БАЛАЛАРМЕН ЖҰМЫС. Бекибаева Сәнгүл Ғосманқызы қазақ тілі мен әдебиеті пәнінің мұғалімі №35жалпы орта білім беру мектебі 1 . Тәрбие отбасынан басталады Қиын балалардың отбасындағы беріктігі және өнегелі отбасында өнегелі ұрпақ тәрбиеленетіні сөзсіз....
14809. Қиял туралы жалпы ұғым 92 KB
  Қиял туралы жалпы ұғым Қиял дегеніміз сыртқы дүние заттары мен қүбылыстарының субъективтік образдарын қайтадан жаңартып өндеп бейнелеуде көрінетін тек адамға ғана тән психикалық процесс: ...барлық жан қуаттарын рухани күштерді тек қиял ғана өзіндік сақталатынс...
14810. ҚЫЗ БАЛА - ҰЛТТЫҢ ҰЯТЫ, ХАЛЫҚТЫҢ ШЫРАЙЫ 54.5 KB
  ҚЫЗ БАЛА ҰЛТТЫҢ ҰЯТЫ ХАЛЫҚТЫҢ ШЫРАЙЫ Л.Т.Байкеева В.Б.Зеткулова М.Б.Мыңбаева Тараз мемлекеттік педагогикалық институты Тараз қ. Қазақ халқы бала тәрбиесіне өте көп көңіл бөлген. Баланың ана құрсағында пайда болуына оның өмірге келуіне оның алғашқы қадамына ...
14811. Оқу мен жазу арқылы сын тұрғысынан ойлауды дамыту – педагогикалық технология 78.5 KB
  Оқу мен жазу арқылы сын тұрғысынан ойлауды дамыту педагогикалық технология Сын тұрғысынан ойлауды дамыту бағдарламасы әлемнің түкпіртүкпірінен жиылған білім берушілердің бірлескен еңбегі. Тәжірибені жүйеге келтірген Джинни Л.Стил Курт...
14812. Оқу процесінің мəн-мағынасы 83 KB
  Оқу процесінің мəнмағынасы Жоспары 1. Оқу процесінің мəні жəне дидактика жөнінде түсінік 2. Оқу дидактикалық процесс 3. Оқу процесінің қызметтері 4. Оқудың əдіснамадидактикалық жүйелері 5. Таным теориясы жəне оқу 1. Оқу процесінің мəні жəне дидактика жөнінде...
14813. Оқу формалары 98.5 KB
  Оқу формалары Жоспары 1. Оқу формасы түсінігі 2. Оқу формаларының қалыптасуы мен жетіліп баруы 3. Оқу процесін ұйымдастыру формалары 4. Оқу түрлері 1. Оқу формасы түсінігі Оқушылардың білім мазмұнын игеру ісəрекеттері əрқилы формада жүзеге асып барады. Ла...
14814. Оқушылардың танымдық қызығушылығының теориясы 71 KB
  Оқушылардың танымдық қызығушылығының теориясы. Бiлiм беру жүйесi қоғамның әлеуметтiк экономикалық дамуында жетекшi роль атқарады сондай ақ оны әрi қарай айқындай түседi. Ал бiлiмнiң қалыптасып дамуының жалпы шарттары философияның негiзгi мәселесi рухтың материяға ...