Расчет валов на изгиб с кручением На вал круглого сплошного сечения

Внутренние силы и метод их изучения (метод сечений). Напряжение полное, нормальное и касательное. Главный вектор и главный момент внутренних сил в сечении. Внутренние силовые факторы в поперечном сечении бруса. Продольные и поперечные силы, крутящий и изгибающий моменты. Их выражения через напряжения. Виды простейших деформаций бруса: растяжение-сжатие, сдвиг, кручение, изгиб. Понятие о расчетной схеме бруса. Расчеты по деформированному и недеформированному состояниям. Принцип независимости действия внешних сил.

Задача 4.4.2. Определить прогиб балки, изображенной на рис. 4.4.3. Жесткость балки на изгиб – EI.

 Решение. Определяем опорные реакции RA и RB:  тогда RA = RB = m/l.

 Балка состоит из одного участка. Составляем уравнение упругой оси балки (4.4.1):

а затем его интегрируем: 

   (4.4.9)

 Для определения постоянных интегрирования С и D поставим граничные условия: при х = 0 имеем у = 0 и при х = l также имеем у = 0, т.е. получаем у(х = 0) = D = 0, откуда D = 0, далее

,

откуда находим С = –ml/(3EI).

 Подставляя полученное значение С в формулы (4.4.9), окончательно запишем результаты:

 

 Задача 4.4.3. Получить уравнение изгиба упругой оси консольной балки после деформации. Балка представлена на рис. 4.4.4, жесткость балки на изгиб постоянна (EI = const).

 Ответ: y = –mx2/(2EI), = –mx/(EI).

 Задача 4.4.4. Получить уравнение изгиба упругой оси консольной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой q (рис. 4.4.5). Определить максимальный прогиб балки.

 Ответ: y = q(4x3l –x4 – 6l2x2)/(24EI); yB,max = –ql 4/(8EI).

 Задача 4.4.5. Определить максимальный прогиб консольной балки, нагруженной сосредоточенным моментом m. Жесткость балки на изгиб равна EI. Определить также угол поворота оси балки в точке В (рис. 4.4.6).

  Ответ: yB,max = –3ml2/(2EI); = –ml/(EI).

 Задача 1.2.2. Определить перемещение нижнего конца стержня, изображенного на рис. 1.2.1, а. Принять объемный вес материала стержня = 76440 Н/м3.

 Решение. Для рассматриваемого случая эпюра нормальных сил представлена на рис.1.2.1, б. Порядок построения эпюры нормальных сил рассмотрен в примере 1.1.2 (см. рис. 1.1.2).

 Эпюра нормальных сил построена с учетом сосредоточенных внешних сил и с учетом собственного веса материала бруса. Выделим на эпюре нормальных сил (рис. 1.2.1, б) ее постоянные нормальные составляющие и треугольные участки эпюры, учитывающие собственный вес соответствующего участка (рис. 1.1, а и рис. 1.1, б). Разделение составляющих эпюры нормальных сил на рис. 1.2.1, б произведено пунктирными линиями.

 Теперь перемещение поперечного сечения от постоянной составляющей эпюры нормальных сил будет определяться по формуле (1.4), а перемещение от действия собственного веса – по формуле (1.5).

  Для рассматриваемого случая формула для определения перемещения нижнего конца стержня будет иметь вид


Знак «+» показывает, что общая длина стержня увеличится, т.е. нижний конец стержня переместится вниз вдоль его оси на величину м (рис. 1.2.1, а).

 Определим перемещение сечения а – а (рис. 1.2.1, а). Для этого мысленно разрежем эпюру нормальных сил в соответствующем сечении а – а и отбросим нижнюю часть эпюры. На основании оставшейся части эпюры нормальных сил (рис. 1.2.1, в) определяем перемещение сечения а – а, используя формулы (1.4) и (1.5):

 Полученный ответ показывает, что поперечное сечение а – а переместится вниз вдоль оси стержня.

Растяжение и сжатие прямого бруса Центральное растяжение или сжатие. Продольные силы. Дифференциальные зависимости между продольными силами и нагрузкой. Эпюры продольных сил. Напряжения в поперечных сечениях бруса. Основные допущения. Эпюра напряжений. Напряжения в сечениях, наклонных к оси бруса. Продольные и поперечные деформации бруса. Закон Гука при растяжении и сжатии.
Понятие о главных центральных осях инерции сечения