Задачи контрольных заданий

Тема 1. Геометрические характеристики поперечных сечений бруса.

Задача 1. Для заданного поперечного сечения (рис.1), состоящего из швеллера и равнополочного уголка, или из двутавра и равнополочного уголка, требуется:

1. вычертить сечение с соблюдением масштаба, указать на нем все размеры в числах и положение центров стандартных профилей, составляющих сечение;

2. определить положение центра тяжести всего сечения;

3. найти осевые и центробежный моменты инерции относительно центральных осей, т.е. осей, проходящих через центр тяжести всего сечения с координатами (x_с , y_с);

4. определить направление главных центральных осей (u и v);

5. найти моменты инерции относительно главных центральных осей;

6. на эскизе сечения изобразить все вспомогательные и главные оси.

Данные взять из табл. 2 и приложений 1,2,3.

Таблица 2

Цифра шифра	Тип сечения по рис. 1	Швеллер	Равнополочный уголок	Двутавр
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0	I II III IV V VI VII VIII IX X	14 16 18 20 22 24 27 30 33 36	80×80×8 80×80×6 90×90×8 90×90×7 90×90×6 100×100×8 100×100×10 100×100×12 125×125×10 125×125×12	12 14 16 18 20a 20 22a 22 24a 24
Буква шифра	е	г	д	е

I II III IV V

VI VII VIII IX X

Рис. 1

Тема 2. Расчет конструкций на прочность и жесткость при растяжении (сжатии).

Задача 2. Абсолютно жесткий брус опирается на шарнирно неподвижную опору и прикреплен к двум стержням с помощью шарниров (рис. 2). Требуется:

1. найти усилия и напряжения в стержнях, выразив их через силу Q;

2. найти допускаемую нагрузку Q_доп, приравняв большее из напряжений в двух стержнях допускаемому напряжению [σ] = 160 МПа;

3. принимая материал стержней идеально пластичным, найти предельную грузоподъемность системы Q_т и допускаемую нагрузку Q_доп, если предел текучести σ_т = 240 МПа и запас прочности k = 1,5;

4. сравнить величины Q_доп, полученные при расчете по допускаемым напряжениям (см.

п.2) и допускаемым нагрузкам (см. п.3).

Данные взять из табл. 2.

Таблица 3

Цифра шифра	Схема по рис. 2	A, см2	Расстояния, м
			a	b	c
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0	I II III IV V VI VII VIII IX X	11 12 13 14 15 16 17 18 19 20	2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0	2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0	1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0
Буква шифра	е	в	г	д	е

I II III

c b a

A 2A 2A A

A 2A a с a b c

a

c c

Q Q Q

IV V

A A

b a b c

2A b c 2A Q

Q

a b

VI VII VIII

A

Q 2A Q 2A A A 2A Q

с a b b c a b b a c

IX X

A 2A

Q 2A A A Q

a c b c b a

Рис.2

Указания. Для определения двух неизвестных усилий в стержнях следует совместно решить уравнение статики и уравнение совместности деформаций.

Для ответа на третий вопрос задачи следует иметь в виду, что в одном из стержней напряжение может быть больше, чем в другом. При увеличении нагрузки напряжение в этом стержне достигнет предела текучести раньше, чем во втором. Для идеально пластичного материала дальнейший рост напряжений в этом стержне прекращается, и усилие растяжения в нем становится постоянным N1пред = σт⋅A1. При дальнейшем увеличении нагрузки достигается предел текучести и в другом стержне (N2пред = σт⋅A2). Подставив в уравнение статики предельные значения усилий в стержнях, найдем из него предельную грузоподъемность Qпр, а затем и допускаемую нагрузку Qдоп.