Добавил:
Студент, если у тебя есть завалявшиеся работы, то не стесняйся, загрузи их на СтудентФайлс! Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Примеры-Геом.Хар-ки

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
07.09.2021
Размер:
691.03 Кб
Скачать

 

 

 

602,5 0 0 602,5 см4;

 

 

 

I y 602,5 0 0 602,5 см4;

I

 

 

957 248

sin( 90o ) 354,5 см4.

xy

 

 

2

 

 

 

 

Заметим, что

применительно к равнополочному уголку Ix и I y

подсчитаны из учебных соображений, так как эти значения моментов инерции имеются в сортаменте, а величины I xy в сортаменте нет и ее надо

уметь подсчитывать. Знак I xy зависит от знака угла поворота главных осей уголка: по часовой стрелке – минус, против часовой – плюс.

в)

I x0

3140 см4 (см. пример 4.1.5, а);

 

 

 

 

 

 

20 123

 

18 103

 

 

I y0

 

 

 

 

 

 

 

 

1380 см4;

I x0 y0

0;

12

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

3140 1380

 

3140 1380

cos( 60o ) 0

x

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2260 440

 

2700 см4;

 

 

I y

2260 440 0 1820 см4;

 

 

I xy

3140 1380

sin(60o ) 0 762 см4.

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1.7 Общий случай определения моментов инерции сечений относительно произвольных осей x и y

Пример 4.1.9. Определить момент инерции сечения относительно осей x и y (рис. 4.20).

а)

y

 

 

yc

 

б)

 

 

15 см

 

 

 

 

y0

 

yc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y0

 

18

см

 

 

30

№ 20

 

 

C

 

хc

 

 

 

 

 

10 см

х0

12см

 

 

12

см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.20

y

20 см

х0

30

хc

x

Решение. Задача решается путем последовательного перехода сначала

от осей x0 , y0

к осям xc , yc , а затем от осей xc , yc к заданным осям x, y .

 

 

 

 

 

 

12 183

а) A 12 18 216 см2;

I x0

 

 

5832 см4;

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18 123

 

 

 

 

I y0

 

 

 

2592 см4;

I x0 y0

0;

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

I xc

5832 2592

 

5832 2592

cos(60o ) 4212 810 5022 см4;

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

I

4212 810 3402 см4;

 

 

I xc yc

5832 2592

sin(60o ) 1403 см4;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

I

x

I

xc

Aa2

5022 216 102

26622 см4;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

y

I

yc

Ab 2

3402 216 152

52002 см4;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

xy

I

xc yc

Aab 14032 216 10 15 33803 см4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) I 20; I x0 1840 см4; I y0 115

см4; A 26,8 см2; I x0 y0

0.

I xc

1840 115

 

 

1840 115

cos( 60o ) 977,5 431,3 1409

см4;

 

2

 

2

 

 

 

 

I

977,5 431,3 546,2 см4;

 

 

 

 

 

 

 

I xc yc

 

 

1840 115

sin( 60o ) 747 см4;

 

 

 

 

 

2

 

 

I

x

I

xc

Aa2

1409 26,8 122 5268 см4;

 

 

 

 

 

 

I

y

I

yc

 

Ab 2

546 26,8 ( 20)2 11266 см4;

 

 

 

 

 

 

Ixy

Ixc yc Aab 747 26,8 12 ( 20) 7179 см4.

4.1.8 Определение положения главных центральных осей и главных моментов инерции сечения

Пример 4.1.10. Найти главные центральные оси и главные моменты инерции сечения (рис. 4.21).

yГ

y

 

y0

16

 

 

 

 

 

 

 

х

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y1

 

 

 

хГ

 

 

 

 

 

 

 

см

 

 

 

 

 

0

х0

 

 

х1

 

 

 

20

01

 

y

 

 

С

 

2

 

 

 

 

 

 

z0

 

 

 

 

 

 

 

yС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

х2

b2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 см

 

h2

 

 

х

 

 

 

 

 

Рис. 4.21

Решение. 1. Находим центр тяжести фигуры. Расчеты сведены в таблице 4.2.

[16;

A2 18,1 см2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 4.2

I x2

63,3 см4;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

Ai ,

 

 

xci ,

 

yci ,

Aixci ,

 

Aiyci ,

 

I y 2

747 см4;

 

 

 

 

см2

 

 

см

 

см

см3

 

см3

 

 

 

 

1

100

 

 

2,5

 

10

250

 

1000

 

z0

1,80 см;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

18,1

 

 

13

 

4,6

235,3

 

83,26

 

b

6,4 см;

 

 

 

 

 

 

A 118,1

 

 

 

 

 

 

 

Sy 485,3

 

S x 1083,3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

S

x

 

1083,3

9,17 см;

x

 

S y

 

485,3

4,11 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

118,1

 

 

 

 

 

c

 

A

 

118,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверка:

 

 

yci

yc 100 10 9,17 18,1 4,6 9,17

 

Sx0 Ai

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,283

см3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S y0 Ai xci xc 100 2,5 4,11 18,1 13 4,11

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,09

см3,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Sx0 , Sy0

 

близки

к нулю,

что

говорит о

правильности определения

координат центра тяжести площади.

Более подробные объяснения по определению положения центра тяжести сложных фигур приведены в примере 4.1.4.

2. Проводим через центр тяжести площади оси x0 , y0 , параллельные осям x1 , y1 и x2 , y 2 . Находим моменты инерции площади фигуры относительно осей x0 , y0 (см. примеры 4.1.5 и 4.1.6). Расчеты сведены в таблицу 4.3.

Т а б л и ц а 4.3

 

Ai,

Координаты

Ix0 Ixi

ai2 Ai

I y 0 I yi

bi2 Ai

Ix0 y0

Ixiyi

Ai aibi

 

в осях x0y0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

a

i

b

i

I

a2 A

 

i

I

b2 A

 

I i

I

xiyi

 

aibi Ai

 

I i

 

 

 

 

xi

i i

 

I x0

yi

i i

 

y 0

 

 

 

 

x 0 y 0

 

см2

 

 

 

 

 

 

 

см4

 

 

 

 

 

 

1

100

0,83

–1,61

3333

68,9

 

3402

208,3

259,2

 

467,5

 

0

 

–133,6

 

–133,6

2

18,1

–4,57

8,89

63,3

378

 

441,2

747

1430,5

 

2177,5

 

0

 

–735,4

 

–735,4

A 118,1 см2

 

I x0

3843 см4

I y0

2645 см4 I x0 y0

869 см4

3. Находим положение главных центральных осей и главные моменты

инерции:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg 2 0

 

 

2Ix0 y 0

 

 

 

 

 

2 869

 

 

1, 45;

 

Ix0

 

 

 

 

 

3843 2645

 

 

 

 

 

 

 

 

I y 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0

 

55,4o ;

 

0

27,7o ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

г

 

I

x0

I

y0

 

 

 

I

x0

I

y0

2

Ix20 y0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3843 2645

 

3843 2645

 

2

869

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3244 1056

4300 см ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2188 см ;

 

 

 

 

 

 

 

I xг

4300 см4;

I yг

2188 см4.

 

 

 

Проверка:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I xг I yг I x0 I y0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I xг

 

I yг

4300 2188 6488 см4;

 

 

 

 

 

I x0 I y0

3843 2645 6488 см4;

 

 

 

6488=6488.

4. Построение эллипса инерции сечения и правила его использования. Определяем главные радиусы инерции ixг ; iyг :

i

 

 

Ixг

 

 

4300

6,03 cм;

xг

 

 

 

 

A

118,1

 

 

 

 

iyг

 

yГ

х1

 

i

 

 

х

 

 

1

 

 

 

хГ

i Г

 

 

х

 

 

 

i Г

 

 

у

 

 

Рис. 4.22

 

I yг

 

 

2188

 

4,31 cм.

A

118,1

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]