Сопротивление материалов. В 2 ч. Ч. 2

Р е ш е н и е

Напряжение скалывания

Прочность соединения деревянных брусьев обеспечена.

Задача 2.8

Перекладина 1, рис. 2.10, соединяется со стойкой 2 при помощи шипа.

Рис. 2.10

61

Определить размеры шипа, если расчетные сопротивления для древесины:

на смятие вдоль волокон Rp0 = 8МПа; смятие поперек волокон Rp90 = 3 МПа.

Ре ш е н и е

Всоединении образуются сминающие напряжения. Шип перекладины сминается поперек волокон, гнездо стойки – вдоль воло-

кон. Более опасно смятие поперек волокон (Rp0 > Rp90). Принимаем

a b3 123 4 см.

Условие прочности

Принимаем с = 9,0 см.

62

3. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕЧЕНИЙ

Задача 3.1

Для заданного сечения, рис. 3.1, определить значения главных центральных моментов инерции (h = 30 см; b =18 см; d =24 см).

Рис. 3.1

Ответы:

а. Ju = 35 251 см4, Jv = 12 690 см4.

б. Ju = Jv = 14 550 см4.

в. Ju = 13 436 см4, Jv = 3581 см4.

Вариант а)

Р е ш е н и е

Поскольку центры тяжести фигур совпадают, то центр тяжести сечения расположен в точке О, рис. 3.2.

63

Рис. 3.3

Данные к вариантам задачи:

а. h = 24 см, b = 16 см. б. h = 30 см, b = 20 см. в. h = 28 см, b = 24 см.

Вариант а)

Р е ш е н и е

Разобьем сечение на две фигуры: прямоугольник и круг, рис. 3.4. Площади этих фигур

A1 bh 16 24 384 см2 ;

65

Найдем центральные моменты инерции простых фигур:

Определяем расстояния между центральными осями простых фигур X1, X2 и центральной осью всего сечения X:

m1 y0 y1 12,6 12 0,6 см;

m2 y0 y2 12,6 8 4,6 см.

Расстояния между центральными осями Y1, Y2 и центральной осью всего сечения Y

n1 n2 0,

так как эти оси совпадают. Окончательно получим

IX0 18432 0,62 384 201 4,62 50,24 17 306 см4 ;

IY0 8192 201 7991 см4.

Рассматриваемое сечение имеет ось симметрии – ось Y0. Следовательно, эта ось является главной. Вторая главная ось – ось X0 ,

так как проходит через центр тяжести сечения и перпендикулярна первой. Главные центральные моменты инерции

67

IU Imax IX0 17306 см4 ;

IV Imin IY0 7991 см4.

Задача 3.3

Для сечения, составленного из прокатного элемента и листа, рис. 3.5, определить положение центра тяжести и значения главных центральных моментов инерции.

Рис. 3.5

Данные к вариантам задачи:

а) неравнобокий уголок 12,5 8 0,8 см; лист 16 1,6 см; б) двутавр № 20; лист 14 1,68 см; в) швеллер № 18; лист 14 1,74 см.

Ответы:

а. у0 = 3,32 см, Ju = 1774 см4, Jv = 768 см4.

б. у0 = 15,07 см, Ju = 3317 см4, Jv = 499 см4. в. у0 = 5,49 см, Ju = 5860 см4, Jv = 800 см4.

68

yс 4,01 см.

Рис. 3.6

Геометрические характеристики листа

A2 bh 16 1,6 25,6 см2 ;

Проводим вспомогательные оси и определяем координаты центра тяжести сечения:

69

x0 0;

Определяем центральные моменты инерции:

IX0 IXi mi2 Ai 2 IX1 m12 A1 I X2 m22 A2

2 226 2,292 14,06 5,46 2,522 25,6 767,5 см4 ,

где m1 y1 y0 = 5,61 – 3,32 2,29 см; m2 y0 y2 3,32 0,8 2,52 см;

IY0 IYi ni2 Ai 2 IY1 n12 A1 IY2 n22 A2

2 73,73 6,22 14,06 546 1774,4 см4 ,

где n1 b xc 8 1,8 6,2 см;

n2 0.

Главные центральные моменты инерции

IU Imax 1774,4 см4 ;

IV Imin 767,5 см4.

Задача 3.4

Для сечения, составленного из прокатного профиля и листа, рис. 3.7, определить положение центра тяжести и главных центральных осей, а также значения главных центральных моментовинерции.

70