Сопротивление материалов. В 2 ч. Ч. 2
.pdf
Вариант а)
Р е ш е н и е
|
|
|
|
|
|
x1 11 |
1F 0; |
|
|
|
||
|
|
2 8 62 |
6 144 |
кН м2; |
|
2 |
3 1 |
12 2 12 |
кН м2, |
|||
1 |
|
3 |
8 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4 |
|
1 |
1 6 3,0 |
кН м2 , |
5 |
1 |
1 4 2,0 |
кН м2, рис. 6.5. |
||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
Рис. 6.5
y |
1 3 0,5 м; |
|
y |
2 |
1 |
|
2 |
1 2 |
|
2 0,667 м; |
|||||||
1 |
6 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
y |
1 |
2 |
2 0,333 |
|
м; |
|
|
|
y |
4 |
|
1 2 6 0,667 м; |
|||||
3 |
4 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
y 1 |
|
2 |
4 0,667 м. |
|
|
|||||||||
|
|
|
5 |
4 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
131
11 4 y4 5 y5 3,0 0,667 2,0 0,667 3,335;
1F 1 y1 2 y2 3 y3 144 0,5 12 0,667 12 0,333 68,0;
x 3,335 |
|
68,0 0 x 20,4 |
кН м, |
x M |
B |
, рис. 6.6. |
1 |
|
1 |
|
1 |
|
Рис. 6.6
При z = 2,58 м
Mmax 20,6 2,58 8 2,582 2 26,5 кН;
Wx 26,5 103 126 см3. 210 106
Принимаем I № 18, Wx 143 см3.
Задача 6.3
Для многопролетной балки, рис. 6.7, построить эпюры Q и М, подобрать номер прокатного двутавра, если R = 210 МПа, E = 200 ГПа.
132
а
б
в
Рис. 6.7
Определить прогиб посередине ненагруженного пролета, изобразить ось изогнутой балки.
Ответы:
а. МB = –9,645 кН·м; МC = –0,714 кН·м; Qmax = –19,82 кН;
МX,max = 19,17 кН·м; = 0,927 см (вверх); двутавр № 16. б. МB = –16,8 кН·м; МC = –7,69 кН·м; Qmax = 21,2 кН;
МX,max = 17,76 кН·м; = 0,687 см (вверх); двутавр № 16. в. МB = 0,33 кН·м; МC = –7,1 кН·м; Qmax = 29,23 кН;
МX,max = 18,5 кН·м; = 0,0016 см (вниз); двутавр № 16.
Вариант а) Р е ш е н и е
x x |
|
|
|
0; |
|
|
|
x1 21 x2 22 2F 0; |
||||||||||
|
1 |
|
11 |
2 |
12 |
|
1F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
y |
y |
6 |
1 6 1 |
2 |
6 1 5 1 |
2 5 3,667; |
||||||||||
11 |
|
5 |
5 |
|
|
6 |
|
2 |
6 |
|
3 |
|
2 |
5 |
|
3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
22 |
|
y |
7 |
|
y |
|
1 5 |
1 |
2 |
5 1 4 1 |
2 4 3,0; |
||||||
|
7 |
|
|
8 |
8 |
2 |
|
5 |
|
3 |
2 |
|
4 |
3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
133
|
|
12 21 6 y6 7 y7 |
1 5 |
1 |
|
1 |
5 0,883; |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
5 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
y |
2 |
24 3 1 |
2 24 3 1 4 36,0; |
||||||
|
|
1F |
1 |
1 |
2 |
|
2 |
6 |
|
|
2 |
|
6 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
2F |
y |
|
y |
2 |
16 |
4 1 |
2 16 4 |
1 |
1 |
4 10,66, рис. 6.8. |
|||||
|
3 3 |
4 |
4 |
3 |
|
|
|
4 |
|
2 |
|
4 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Рис. 6.8
134
3,667x1 0,883x2 36,0 0; |
(6.4) |
0,883x1 3,0x2 10,66 0; |
(6.5) |
х1 = 9,645 кН м = МВ; |
|
х2 = 0,714 кН м = МС, рис. 6.9.
Рис. 6.9
Выбираем I № 16, IX = 873 см4.
Определим прогиб сечения K на участке ВС, рис. 6.10.
135
Рис. 6.10
EIх K 1 y1 2 y2 ; ,
1 2 12 1,25 2,5 1,563;
y1 y2 |
0,714; |
|
y1 |
|
|
9,645 0,714 |
; |
|||
3,33 |
5 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
y1 5,95; |
y1 0,714 5,95 6,66. |
|
||||||||
|
y2 |
9,645 |
0,714 |
, |
y2 2,98, |
|
||||
1,667 |
5 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
y2 0,714 2,98 3,69;
EIx K 1,563 6,66 1,563 3,69 10,41 5,77 16,18;
K |
|
16,18 103 |
0,927 cм ( вверх). |
||
200 |
109 |
873 10 8 |
|||
|
|
||||
136
7.СЛОЖНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
7.1.Косой изгиб
Задача 7.1
Стальная консольная балка составного поперечного сечения, рис. 7.1, нагружена внешней силой (q, M, F), направленной под углом α к вертикальной оси сечения.
а |
|
б |
в
Рис. 7.1
Проверить прочность и жесткость балки, если R = 210 МПа, Е = 200 ГПа, а допустимый относительный прогиб
( l )adm 1501 .
Ответы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а. σmax = 204 МПа; φо = –17о; max |
|
|
|
1 |
|
. |
|
|
|
|
||
178 |
|
|
|
|
||||||||
|
l |
|
|
|
|
|
|
|||||
б. σmax = 120,8 МПа; |
φо = –70,2о; max |
|
1 |
|
. |
|
||||||
158 |
||||||||||||
|
|
l |
|
|
|
|
|
|||||
в. σmax = 120,63 МПа; |
φо = –22,38 ; |
max |
|
|
|
1 |
. |
|||||
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
l |
|
|
191 |
||||
137
Вариант а)
Р е ш е н и е
Для определения прогиба на конце консоли воспользуемся формулами:
qx = qsin 17 0,174 = 2,958 кН/м;
qy = q cos 17 0,985 = 16,75 кН/м;
Ix = |
10 143 |
|
8 123 |
|
|
|
4 |
Wx = |
11,35 |
|
|
3 |
||||||||||
|
|
12 |
|
|
12 |
= 11,35 см , |
7 |
= 162 см ; |
||||||||||||||
|
|
Iy = |
14 103 |
|
12 83 |
|
|
4 |
Wy = |
655 |
|
|
3 |
|||||||||
|
|
|
12 |
|
12 |
= 655 см , |
5 = 131 см ; |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
Mxmax |
= |
|
qyl2 |
= |
16,75 1,82 |
= 27,14 кН м; |
|||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Mymax |
= |
|
qxl2 |
= |
2,958 1,82 |
= 4,792 кН м. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
В сечении А, рис. 7.2: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
σmax = |
|
27,14 103 |
+ |
4,79 103 |
= (0,168 + 0,0356)·109 = 204 МПа < R; |
|||||||||||||||||
|
|
162 10 6 |
|
131 10 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
x = |
|
qxl4 |
= |
|
|
|
2,958 1,84 |
103 |
|
= 0,0000296·102 м = 0,296 см; |
||||||||||||
|
8EJ y |
8 |
200 109 |
655 10 8 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
y = |
qyl4 |
|
= |
|
|
|
16,75 1,84 |
103 |
|
= 0,0000968·10 |
2 |
м = 0,968 см; |
||||||||||
8EJx |
|
8 200 109 11,35 10 8 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
138
B = |
vx2 v2y |
= |
0,2962 0,9682 |
= 1,012 см; |
||||||
|
|
|
= 1,012 = |
|
1 |
< |
|
1 |
; |
|
|
|
l |
178 |
150 |
||||||
|
|
180 |
|
|
||||||
tgφ0 |
= – |
( 4,79) |
11,35 |
|
= –0,306, |
φ0 = –17 . |
||||
( 27,14) |
|
|||||||||
|
|
655 |
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 7.2
В точке С
σ = 204 МПа;
в точке D
σ = –204 МПа.
Задача 7.2
Стальная консольная балка, рис. 7.3, заданного поперечного сечения нагружена внешними силами, действующими в главных плоскостях сечения.
Расположив сечение балки рационально по отношению к нагрузке, определить ее наибольшее допустимое значение, если R = 210 МПа. Скручиванием швеллера пренебречь.
139
а |
б |
в
Рис. 7.3
Ответы:
а. Положение 1; F = 2,56 кН; φ0 = 82,7о. б. Положение 2; М = 3,11 кН; φ0 = –38,0о. в. Положение 1; q = 3,867 кН; φ0 = 77,5о.
Вариант а)
Р е ш е н и е
Сечение – двутавр № 18: Ix = 1290 см4, Iy = 82,6 см4, Wx = 143 см3, Wy = 18,4 см3, рис. 7.4.
Для расчета принимаем положение двутавра в положении 1, так
как Mx > My. В сечении А
σmax = |
2,4F |
+ |
|
1,2F |
= 210 MПа, откуда F = 2,56 кH. |
||||||
143 10 6 |
|
|
18,4 10 6 |
||||||||
tgφ0 |
= |
M y Ix |
|
|
= |
1,2 2,56 1290 |
= 7,809, φ0 |
= 82,7 . |
|||
M x I y |
|
|
2, 4 2,56 82,6 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
140