Примеры-Геом.Хар-ки
.pdf
|
|
|
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 yс |
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 |
yс |
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 |
|
cм |
|
|
|
|
|
|
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 |
|||||
|
|
|||||
