Расчет прямой балки на прочность и жесткость. Построение эпюр

Контрольная работа - Разное

Другие контрольные работы по предмету Разное

nbsp;

 

 

 

Проверяем равновесие узлов

 

 

Узел С:

Узел D:

 

Задача 6

Построить эпюры продольных сил, поперечных сил и изгибающих моментов, для рамы

Дано:

 

 

2.Находим реакции опор

 

 

балка сечение прочность жесткость

1.Разбиваем раму на участки.

 

 

 

 

 

 

Сечение I-I (л.ч.) 0?x?2,3

 

 

Сечение II-II (л.ч.) 0?x?1

 

 

 

 

 

 

Сечение III-III (п.ч.) 0?x1,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сечение IV-IV (п.ч.) 0?x?1,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверяем равновесие узлов

 

 

Узел С:

 

 

Задание 3. Расчеты на прочность и жесткость при растяжении - сжатии прямого стержня

 

Задача 1

Для стержня

-построить эпюры продольной силы N, нормальных напряжений ?, перемещение поперечных сечений u.

-определить площадь поперечного сечения стержня из условия прочности.

Дано:

 

[?] = 160 МПа, Е= МПа

 

 

1.Находим реакцию заделки NА.

 

-NA -F1+F2+q•0,5=0; NA= -F1+F2+q•0,5=-50+25+25=0кН

 

2.Разбиваем стержень на участки.

Сечение I-I (л.ч.) 0?x?0,5

 

-NA+Nx1; Nx1= NA=0кН

 

Сечение II-II (л.ч.) 0?x?0,5

 

-NA+q•x+Nx2=0; Nx2= NA-q•x ; Nx2/x=0=0кН; Nx2/x=0,5=-25кН

 

Сечение III-III (п.ч.) 0?x?0,5

 

Nx3+F1=0; Nx3=-50кН

[?] = 160 МПа, ?max=50/A МПа

 

3.Перемещение поперечных сечений

 

; ;

;

;;

;

; ;

 

 

 

 

Задача 2

Для стального стержня ступенчатого стержня (Е=2•105МПа) круглого сечения, жестко закреплённого одним концом и нагруженного сосредоточенными силами, требуется:

-Определить реакцию заделки;

-построить эпюры продольной силы N, нормальных напряжений ?, перемещение поперечных сечений u;

-определить общее удлинение (укорочение) стержня;

-определить прочность стержня, [?]=160МПа;

-дать характеристику напряженного состояния.

Дано:

 

[?] = 160 МПа, Е= МПа.

 

1.Находим реакцию заделки NА.

 

-NA +F1+F2+F3=0; NA= F1+F2-F3=11+11-16,5=5,5кН

2.Разбиваем стержень на участки.

Сечение I-I (л.ч.) 0?x?0,13

 

-NA+Nx1; Nx1= NA=5,5кН

 

Сечение II-II (л.ч.) 0?x?0,2

 

-NA +Nx2+F1=0; Nx2= NA- F1; Nx2=-5,5кН;

 

Сечение III-III (п.ч.) 0?x?0,6

x3+F3=0; Nx3=-16,5кН

 

[?] = 160 МПа, ?1=5,5•103/2,2•10-4=25 МПа

?2=-5,5•103/2,2•10-4=-25 МПа

?3=16,5•103/4,4•10-4=-37,5 МПа

 

Перемещение поперечных сечений.

 

;

;

;

;

;

 

Задача 3

Для стержневой системы требуется:

-найти внутренние усилия в стержнях 1 и 2 и построить эпюры продольных сил N;

-определить площади поперечных сечений стержней 1 и 2 из условия прочности, найти размеры d,а;

-найти перемещение точки В.

 

 

1)Определяем внутренние усилия в стержнях 1 и 2:

 

Nx1-F•sin60?=0> Nx1=F•sin60?=20•0,866=17,32кН

Nx2-F•cos60?=0> Nx2=-F•cos60?=-20•0,5=-10кН

 

2)Определяем площадь поперечного сечения стержней 1 и 2 из условия прочности, находим размеры d,a.

 

[?]?Nx1/A> A1= Nx1/[?]=17,32•103/140•106=1,24см2

[?]?Nx2/A> A2= Nx2/[?]=10•103/140•106=0,7см2

А1=?•d2/4> d=v4A/?=1,26см

А2=а2 > а=vА=0,84см

 

)Определяем перемещение точки В:

 

?l1= Nx1•x/A•E=17,32•1,1•103/0,8•1011•1,24•10-4=19,21•10-4м

?l2= Nx2•x/A•E=-10•0,64•103/0,8•1011•0,7•10-4=-11,42•10-4м

 

Задание 4. Расчеты на прочность и жесткость при кручении прямого вала

Цель работы: усвоение методики расчета на прочность и жесткость прямых стержней (валов) при кручении

 

Задача 1

Для вала, требуется:

-найти момент М0;

-построить эпюры крутящего момента и максимальных касательных напряжений;

-определить из условия прочности диаметр вала;

-найти углы закручивания на участках вала и полный угол закручивания вала. Построить эпюру углов закручивания по длине вала.

Данные: a = 0,2м;

М1 = 400Н•м; М2 = 320Н•м; М3 = 320Н•м; М4 = 0Н•м;

[?] = 25МПа; G = 8•104 МПа.

Схема вала:

 

Ход работы.

1.Составить уравнение равновесия внешних моментов относительно оси вала и найти момент заделки:

 

?М =0: - Ма - М1 + М2 + М3 - М4 = 0;

Ма = -400 + 320 + 320=240Н•м.

Ма =240Н•м

 

2.Разбить вал на участки и методом сечений определить крутящий момент и касательные напряжения на каждом участке:

 

 

где j - номер участка;

Мi - внешние моменты, приложенные к отсеченной части вала.

Сечение I - I (в. ч.) (0 ? x1 ? 0,2)

 

Мкр1¦0 = Мкр1¦0,2 =240 Н•м;

?1¦0 = ? 1¦0,2 = М1/Wp= 240/Wp

 

Сечение II - II (в. ч.) (0 ? x2 ? 0,2)

 

Мкр2¦0 = Мкр2¦0,2 = М1-М2 = 80 Н•м;

? 2¦0 = ? 2¦0,2 = 80/Wp

Сечение III - III (в. ч.) (0 ? x3 ? 0,8)

 

Мкр3¦0 = Мкр3¦0,4 = М1-М2-М3= -1,5 + 1,5= 0 кН•м;

? 3¦0 = ? 3¦0,8 = 0/Wp

 

Сечение IV - IV (в. ч.) (0 ? x4 ? 0,8)

 

М4¦0 = М4¦0,8 = - Мa - М1 + М2+ М3= 400-320-320 = -240 Н•м;

? 4¦0 = ? 4¦1.2 = -240/Wp.

 

 

Эпюра касательных напряжений:

 

 

3. Построить эпюры крутящих моментов и наибольших касательных напряжений. Найти опасное сечение вала из условия прочности:

 

? max = Mk max / Wp ? [?],

 

отсюда

 

Wp ? Mk max /[?] = 400 / 25 •106 = 16•10-6 м3 =16см3

 

Wp = ?/p>