Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 1604

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
1.48 Mб
Скачать

С учетом принятых в расчетах систем координат, C1 и C2 (рис.9) отличающихся от табличных YCZ поворотом осей на 90 запишем:

Jyc1=198 cм4, Jzc1=17.90 см4 ; а Jzc1yc1 = 0 в силу симметрии фигуры.

Jyc2 = 68.75 см4 , Jzc2 = 245.31 см4, Jzc2yc2=0.

5. Вычислим осевые и центробежный моменты инерции всей фигуры относительно найденных центральных осей , :

Jyc=Jyc1+

A1+Jyc2+

A2 198.00+(5.45)2 12.00+68.75+(-1.67)2 39.25=724.28 см4

Jzc=Jzc1+

A1+Jzc2+

A2=17.90+02 12.00+245.31+02 39.25=263.21 см4

Jzcyc=Jzc1yc1+

A1+Jzc2yc2+

A2=0+0 0 12.00+0+0 39.25=0

Система координат C является главной центральной, т.к. проходит через центр тяжести и центробежный момент инерции равен 0.

6.Найдем главные моменты инерции: Как следует из п.5:

Jmax = 724.28 см4 ,

Jmin = 263.31 см4.

При этом, как показано на рис.10, ось

совпадает с осью , а ось

с осью. Таким образом, max = 0.

Проверка 2 в этом случае выполняется тождественно.

7. Построим главный центральный эллипс инерции в найденных осях. Для этого вычислим главные центральные радиусы инерции:

imax=

= 3.76см;

imin=

= 2.27см

На рис. 10 изобразим заданную фигуру, главные центральные оси и главный центральный эллипс инерции, откладывая imax от оси , а imin- от оси

.

21

Yc (Imax) min=2,27

i

Zc (Imin)

C

i max=3,76

Рис. 10. Главные центральные оси. Эллипс инерции

8.Поверочный расчет на ПЭВМ

№ ВЕРШИНЫ Z – КООРДИНАТА

Y – КООРДИНАТА

№ ВЕРШИНЫ

Z – КООРДИНАТА

Y – КООРДИНАТА

1

0.0000

-5.0000

14

0.0000

5.0000

2

0.0000

-2.7500

15

-1.2940

4.8300

3

0.7200

-2.7500

16

-2.5000

4.3300

4

0.7200

-0.2250

17

-3.5360

3.5360

5

9.2800

-0.2250

18

-4.2300

2.5000

6

9.2800

-2.7500

19

-4.8330

1.2940

7

10.0000

- 2.7500

20

-5.0000

0.0000

8

10.0000

2.7500

21

-4.8330

-1.2940

9

9.2800

2.7500

22

-4.2300

-2.5000

10

9.2800

0.2250

23

-3.5360

-3.5360

11

0.7200

0.2250

24

-2.5000

-4.3300

12

0.7200

2.7500

25

-1.2940

-4.8300

13

0.0000

2.7500

 

 

 

РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫЧИСЛЕНИЙ: ПЛОЩАДЬ

СТАТИЧЕСКИЕ МОМЕНТЫ КООРДИНАТЫ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ МОМЕНТЫ ИНЕРЦИИ ОТНОСИТЕЛЬНО ЦЕНТРАЛЬНЫХ ОСЕЙ

ГЛАВНЫЕ МОМЕНТЫ ИНЕРЦИИ РАДИУСЫ ИНЕРЦИИ ТАНГЕНС УГЛА ДЛЯ ; УГОЛ В ГРАДУСАХ

22

 

 

 

Y

 

 

 

 

14

 

15

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

8

9

12

13

 

18

 

 

Z

 

 

 

 

19

10

11

C

 

 

 

5

4

 

20

 

 

 

21

 

 

 

 

 

7

6

3

2

 

22

 

 

 

 

 

23

 

 

 

 

25

24

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Ymax

Zmin

C

Рис. 11. Иллюстрация расчетов на ПЭВМ

Способ расчета

По п. п. 3.1-3.7

на ПЭВМ

 

 

 

 

51.25

50.38

см

0

0.00

 

 

 

см

-0.45

-0.44

см4

724.28

714.95

 

 

 

см4

263.21

258.58

 

 

 

см4

0

-0.00

 

 

 

см4

724.28

714.95

 

 

 

см4

263.21

258.58

 

 

 

, град

0

0.00

 

 

 

см

3.76

3.77

 

 

 

см

2.27

2.26

 

 

 

8.Контрольные вопросы

1.Запишите выражение для площади плоской фигуры в интегральной форме.

2.То же для статического момента. Какую размерность он имеет?

3.Каковы расчетные формулы для статических моментов сложной фигуры, составленной из нескольких простейших?

4.Какие оси называются центральными?

5.Как определяются координаты центра тяжести плоской фигуры?

6.Дайте определения осевых моментов инерции и центробежного момента инерции плоской фигуры в интегральной форме.

7.Приведите табличные данные для простейших геометрических фигур из прил.1.

8.Какая зависимость имеет место между моментами инерции относительно параллельных осей, из которых одна – центральная?

23

9. Какие оси называются главными?

10.Сколько главных осей инерции можно провести через центр тяжести произвольной фигуры?

11.Дайте определение главным моментам инерции.

12.По какой формуле вычисляются главные моменты инерции?

13.Как определить положение главных осей?

14.Как установить относительно какой из главных осей момент инерции максимальный?

15.Для каких плоских фигур любая центральная ось является главной? Какой вид в этом случае имеет эллипс инерции?

16.По какой формуле вычисляются главные радиусы инерции?

17.Как построить главный центральный эллипс инерции?

18.Какова цель расчетно-графической работы?

Библиографический список

1.Александров А.В., Потапов В. Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. М.: Высшая шк., 1995. 560 с.

2.Андреев В.И., Паушкин А.Г., Леонтьев А.Н. Техническая механика. М.: Высшая школа, 2011.

3.Феодосьев В. И. Сопротивление материалов. М.: Наука., 1986. 512 с.

4.Сборник расчетных работ по сопротивлению материалов на базе персональных ЭВМ: Учеб. Пособие / В.С. Сафронов, А.Н. Синозерский, М.В. Шитикова и др.; под общ. Ред. В.С. Сафронова; Воронеж. арх.-строит.

акад. Воронеж, 1995. 170 с.

24

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

 

Моменты инерции простейших фигур

 

 

Фигура

Формулы для расчета геометрических характеристик

 

 

A

Jy

 

Jz

Jy z

 

 

c

 

c

c c

 

h b

h b3

 

b h3

 

0

 

 

12

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«-»

 

1

h

b

 

h b3

 

b h3

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

 

 

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«+»

 

1

h

b

 

h b3

 

 

 

b h3

0

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48

 

 

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π r

2

 

π r

4

 

 

 

 

π r

4

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π r2

 

 

π r4

 

0.11 r4

0

 

2

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π r2

 

0.055 r4

0.055 r4

«-»

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«+»

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2

Условные обозначения величин, характе-

ризующих размеры поперечного сечения двутавра:

h — высота двутавра; b — ширина полки;

s — толщина стенки; t — толщина полки;

R — радиус внутреннего закругления; r — радиус закругления полки;

Двутавры стальные горячекатаные

сортамент ГОСТ 8239-89

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Размеры

 

 

Площадь по-

 

 

 

Справочные значения для осей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

b

 

s

 

t

 

перечного се-

 

 

 

Z – Z

 

 

 

 

 

Y - Y

 

 

двутавра

 

 

 

 

 

чения A,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jz,

 

Wz,

 

 

 

Sz,

 

Jy,

 

Wy,

 

iy,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см²

 

 

 

iz, см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

см³

 

 

см³

 

4

 

см³

 

см

 

 

 

 

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см

 

 

 

 

 

см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

100

 

55

 

4,5

 

7,2

 

12,0

 

198

 

39,7

 

4,06

 

23,0

 

17,9

 

6,49

 

1,22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

120

 

64

 

4,8

 

7,3

 

14,7

 

350

 

58,4

 

4,88

 

33,7

 

27,9

 

8,72

 

1,38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

140

 

73

 

4,9

 

7,5

 

17,4

 

572

 

81,7

 

5,73

 

46,8

 

41,9

 

11,50

 

1,55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

160

 

81

 

5,0

 

7,8

 

20,2

 

873

 

109,0

 

6,57

 

62,3

 

58,6

 

14,50

 

1,70

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

180

 

90

 

5,1

 

8,1

 

23,4

 

1290

 

143,0

 

7,42

 

81,4

 

82,6

 

18,40

 

1,88

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

200

 

100

 

5,2

 

8,4

 

26,8

 

1840

 

184,0

 

8,28

 

104,0

 

115,0

 

23,10

 

2,07

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

220

 

110

 

5,4

 

8,7

 

30,6

 

2550

 

232,0

 

9,13

 

131,0

 

157,0

 

28,60

 

2,27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

240

 

115

 

5,6

 

9,5

 

34,8

 

3460

 

289,0

 

9,97

 

163,0

 

198,0

 

34,50

 

2,37

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

 

270

 

125

 

6,0

 

9,8

 

40,2

 

5010

 

371,0

 

11,20

 

210,0

 

260,0

 

41,50

 

2,54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

300

 

135

 

6,5

 

10,2

 

46,5

 

7080

 

472,0

 

12,30

 

268,0

 

337,0

 

49,90

 

2,69

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

 

330

 

140

 

7,0

 

11.2

 

53,8

 

9840

 

597,0

 

13,50

 

339,0

 

419,0

 

59,90

 

2,79

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

 

360

 

145

 

7,5

 

12,3

 

61,9

 

13380

 

743,0

 

14,70

 

423,0

 

516,0

 

71,10

 

2,89

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

400

 

155

 

8,3

 

13,0

 

72,6

 

19062

 

953,0

 

16,20

 

545,0

 

667,0

 

86,10

 

3,03

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45

 

450

 

160

 

9,0

 

14,2

 

84,7

 

27696

 

1231,0

 

18,10

 

708,0

 

808,0

 

101,00

 

3,09

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

500

 

170

 

10,0

 

15,2

 

100,0

 

39727

 

1589,0

 

19,90

 

919,0

 

1043,0

 

123,00

 

3,23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55

 

550

 

180

 

11,0

 

16,5

 

118,0

 

55962

 

2035,0

 

21,80

 

1181,0

 

1356,0

 

151,00

 

3,39

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

 

600

 

190

 

12,0

 

17,8

 

138,0

 

76806

 

2560,0

 

23,60

 

1491,0

 

1725,0

 

182,00

 

3,54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

Приложение 3

Условные обозначения величин, характе-

ризующих размеры поперечного сечения швеллера:

h — высота швеллера; b — ширина полки;

s — толщина стенки; t — толщина полки;

R — радиус внутреннего закругления; r — радиус закругления полки;

Z0 — расстояние от оси Y—Y до наружной грани стенки швеллера;

Швеллеры стальные горячекатаные

сортамент ГОСТ 8240-97

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

b

 

s

 

t

 

 

 

 

Справочные значения для осей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A, см²

 

 

Z—Z

 

 

 

 

Y—Y

 

 

 

Z0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jz, см4

 

Wz,

 

 

 

 

 

Jy, см4

 

Wy,

 

iy,

 

 

 

 

 

мм

 

 

 

 

 

 

Jz, см

 

Sz, см³

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см³

 

 

 

 

 

 

 

см³

 

см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

50

 

32

 

4,4

 

7,0

 

6,16

22,8

 

9,1

 

1,92

 

5,59

 

5,61

 

2,75

 

0,95

 

1,16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6,5

 

65

 

36

 

4,4

 

7,2

 

7,51

48,6

 

15,0

 

2,54

 

9,00

 

8,70

 

3,68

 

1,08

 

1,24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

80

 

40

 

4,5

 

7,4

 

8,98

89,4

 

22,4

 

3,16

 

13,30

 

12,80

 

4,75

 

1,19

 

1,31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

100

 

46

 

4,5

 

7,6

 

10,90

174,0

 

34,8

 

3,99

 

20,40

 

20,40

 

6,46

 

1,37

 

1,44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

120

 

52

 

4,8

 

7,8

 

13,30

304,0

 

50,6

 

4,78

 

29,60

 

31,20

 

8,52

 

1,53

 

1,54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

140

 

58

 

4,9

 

8,1

 

15,60

491,0

 

70,2

 

5,60

 

40,80

 

45,40

 

11,00

 

1,70

 

1,67

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

160

 

64

 

5,0

 

8,4

 

18,10

747,0

 

93,4

 

6,42

 

54,10

 

63,30

 

13,80

 

1,87

 

1,80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16а

 

160

 

68

 

5,0

 

9,0

 

19,50

823,0

 

103,0

 

6,49

 

59,40

 

78,80

 

16,40

 

2,01

 

2,00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

180

 

70

 

5,1

 

8,7

 

20,70

1090,0

 

121,0

 

7,24

 

69,80

 

86,00

 

17,00

 

2,04

 

1,94

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18а

 

180

 

74

 

5,1

 

9,3

 

22,20

1190,0

 

132,0

 

7,32

 

76,10

 

105,00

 

20,00

 

2,18

 

2,13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

200

 

76

 

5,2

 

9,0

 

23,40

1520,0

 

152,0

 

8,07

 

87,80

 

113,00

 

20,50

 

2,20

 

2,07

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

220

 

82

 

5,4

 

9,5

 

26,70

2110,0

 

192,0

 

8,89

 

110,00

 

151,00

 

25,10

 

2,37

 

2,21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

240

 

90

 

5,6

 

10,0

 

30,60

2900,0

 

242,0

 

9,73

 

139,00

 

208,00

 

31,60

 

2,60

 

2,42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

 

270

 

95

 

6,0

 

10,5

 

35,20

4160,0

 

308,0

 

10,90

 

178,00

 

262,00

 

37,30

 

2,73

 

2,47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

300

 

100

 

6,5

 

11,0

 

40,50

5810,0

 

387,0

 

12,00

 

224,00

 

327,00

 

43,60

 

2,84

 

2,52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

 

330

 

105

 

7,0

 

11,7

 

46,50

7980,0

 

484,0

 

13,10

 

281,00

 

410,00

 

51,80

 

2,97

 

2,59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

 

360

 

110

 

7,5

 

12,6

 

53,40

10820,0

 

601,0

 

14,20

 

350,00

 

513,00

 

61,70

 

3,10

 

2,68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

400

 

115

 

8,0

 

13,5

 

61,50

15220,0

 

761,0

 

15,70

 

444,00

 

642,00

 

73,40

 

3,23

 

2,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

Оглавление

Введение……………………………………………………………………………3

1.Краткие теоретические сведения…………………………………………..4

2.Задание………………………………………………………………………6

3.Рекомендации по выполнению работы. Расчетные формулы…………...6

4.Рекомендации по выполнению расчетов на ПЭВМ………………………9

5.Пример 1…………………………………………………………………… 11

6.Пример 2…………………………………………………………………….16

7.Пример 3…………………………………………………………………….20

8.Контрольные вопросы……………………………………………………...24

Библиографический список………………………………………………………24 Приложение 1. Моменты инерции простейших фигур.………………………...25 Приложение 2. Двутавры стальные горячекатаные……………………......…...26 Приложение 3. Швеллеры стальные горячекатаные…………….……………...27

Расчет геометрических характеристик плоских фигур

Методические указания к расчетно-графической работе

по курсу «Техническая механика» и «Сопротивление материалов» для студентов, обучающихся по направлению «Строительство»

СОСТАВИТЕЛИ: доц., канд. техн. наук Барченкова Надежда Александровна,

старший преподаватель Голева Нонна Федоровна, ассистент

Флавианов Владимир Михайлович

Подписано в печать 22.05. 2014. Формат 60х84 1/16. Уч.-изд. л. 1,6. Усл.-печ. л. 1,7. Бумага писчая. Тираж 200 экз. Заказ № 231.

Отпечатано: отдел оперативной полиграфии издательства учебной литературы и учебно-методических пособий Воронежского ГАСУ

394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

28