Построить эпюры продольных сил бруса

Построение эпюр продольных сил — формулы, условия и примеры решения задач

Построение эпюр продольных сил – это решение статически определимой задачи. Производится для выявления картины нагрузки упругого тела. Вернее, уточнения ее схематизации.

Необходимо для определения наиболее напряженного, так называемого «опасного» сечения. Затем методами сопромата (сопротивления материалов) проводится анализ с прогнозированием перемещений элементов конструкции.

Но всему свое время. Сначала немного о терминах.

Основные понятия

Брусом (балкой) называют тело, вытянутое вдоль оси. То есть длина преобладает над шириной и высотой.

209

Если имеются только осевые (продольные) силы, то объект подвергается растяжению/сжатию. В этом случае в материале возникают только нормальные поперечному сечению силы противодействия и тело считают стержнем.

Статическая определимость подразумевает достаточность схемы для установления внутренних усилий противодействия. Участок – часть балки с неизменным сечением и характерной нагрузкой.

Правила построения учитывают знаки усилий. Растягивающие принимают положительными, сжимающие – отрицательными.

В системе СИ силы измеряются в ньютонах (Н). Длины в метрах (м).

Что такое эпюра продольных сил

Показывает, какой силой (в нашем предположении нормальной) загружен каждый участок. По всей длине стержня. Иначе говоря, эпюра – наглядное графическое изображение изменения нагрузки по всей длине конструкции.

Как построить эпюру продольных сил

Используется метод сечений. Балка виртуально рассекается на каждом участке и ищется противодействующая N. Ведь задача статическая. 

Сопротивление рассчитывается по формуле:

где:

  • Fl – действующие на участке l силы (Н);

  • ql – распределенные нагрузки (Н/м).

Порядок построения:

1. Рисуется схема балки и механизмов закрепления;

2. Производится разделение на участки;

3. Для каждого рассчитывается N с учетом знаков. Если у балки есть незакрепленный конец, то начинать удобнее именно с него. В противном случае считается реакция опор. И оптимальнее выбирать сечение с меньшим количеством действующих факторов:

201

Нетрудно заметить, что последнее уравнение дает еще и реакцию опоры;

4. Параллельно оси стержня намечается база эпюры. Положительные значения масштабировано проставляются выше, отрицательные – ниже. Эпюру наглядно совмещать с расчетной схемой. Итоговый результат и промежуточные сечения показаны на рис. 1.

202

Рис. 1. Эпюра продольных сил

Рассмотрим случай:

F1 = 5 (кН);

F2 = 3 (кН);

F3 = 6 (кН).

Вычислим:

203

Проверить эпюру можно по скачкам: изменения происходят в точках приложения сил на их величину.

Пример построения эпюр и решения задач

Построить эпюру сил для следующего случая (рис. 2):

204

Рис. 2

Дано:

Решение.

Разбиение на участке вполне очевидно. Найдем сопротивление на выделенных:

Распределенная нагрузка зависит от длины, на которой приложена. Поскольку нарастает линейно, значение N2 будет постепенно увеличиваться/уменьшаться в зависимости от знака q.

Эпюра такого вида усилия представляет собой прямоугольный треугольник с катетами l3 и ql3 (в масштабе). Поскольку распределение линейно.

207

По полученным данным строим эпюру (рис. 3).

208

Рис. 3

Заключение

Приведенный алгоритм является предварительным этапом в расчете модели на прочность. «Слабое» место находится уже с учетом площади поперечного сечения.

В сети имеются онлайн сервисы для помощи в расчетах при вычерчивании. Но стоит ли ими пользоваться, если процедура настолько проста? Если не запутаться в знаках, конечно. Это самая распространенная ошибка.

Читайте также:  Построить дом из хорошего бруса или бревна

Источник

‹›³qÐGGõÏüÀ`ЦÆäáú±õ´Uû7½jTÎØEù/ûZŠñÛÔV
K̐Ž“k.ŠQ™^|é|ùóèèpÙ=ïE‹n3-›ëÛ좞ŽŠa¬ºJQjyÖÃêº3¾–ŒgݦýÍ|;dJƒ˜V“¦žfÿ,
.ÎM+Ù=¯iÞ§ƒrZoޜ
03Us÷6ûZÞT³fz÷¦3¨¿•o³îÉdXŽhâÐ}¡W`ÍK÷Ç·†â‡/YÐX–F”]åÆñÜIɌÓÌb‡ÀÂzɬXW$ †ö¾q!ڑ…÷!Õ{͌7,~ÃÛÜ ãhÇ=s’» rkââLÞ*.÷nÞ;µJÝ5ÖÕpÀZð¤£ÎÁPi”飋’io™Y¥¨¶|!ɍºÕ~©M1çxßJ—’rK}!|-14À[[Þï︺iƒ
ìKØÍr:„`هñu=À2/VìàÓbQhxÖ«ÿW0*qz‰åùúl€ìIT)ýJ°2°:êü¿°ÚÞÿb~¯ªqgåÓj:kŽo‹)Sr!ïsњ€
îWeú£ì͗§…I5hniQéx]~¶½À…Pv`Å/&+žG:‘,pm³>ü›Ñ€°MA.drѺJDCÛD ¦%$§4ó¦%$PJð$éD÷¸úa-îƒG~¤®s£Cc#J¨Í‰‡,Ñ
Ø+ê*7¤±qCÒ$?
:Šßò¾
(öZGjIÌIþ’n‹’9´-¶PË#¹Á/VîÃ/òuùå`ò[Àtþ[€éÁ(ö£«÷¥š9±l’
ð³B7|g²YýFKsAÎõ{bX¶âñZ·F’^۟{‚ñtO‹÷Ӈ©ë7§ž°#õ8¾Z¸àHŠpQ;ÃÅðM¸œlnԄ‚gßʄi!ãÄ;§÷¹›=̯&¡]3¥stŸÈÛR¶Rç $H—ë`Ú,6¶^æ´}SI$&‰aKÏä j
g½FªÂoËòÄO2ñ”àmjé YcR
%Ò.Ӕ}AZ³g[­M¦Ù+“±/ešà_ :bt.~’è̞”³žÝþÂìÆ:³á¬ä-y‘gªI÷*± š9•Þö·á+i‹+Þ
éP‰ècBæQÌñ±~ÌÅ)Ö¢]Í~â­ï2õ=›† ¹ÿ ɐ»
endstream
endobj
231 0 obj
>stream
hÞTÁn„ †ï>Å»ée5¦‰á°Û‹‡m›j{ga4$âÁ·/ uÓLæf~þ!×öµÕÊùpFtèaPZ:œÍâÂG¥¡  •ð{–n1q$4wëìqjõ` i2òгw+Ò-Öþà„ÚCŒÄ!#×·o|B ©ñûջД»¶‘8[.Ðq=»49=sCý µü_ÏÊ­ë>léãy9ÄP9‹°*¬Î ÒzƒÕ6x‡—ëêP°0ˆþúq7‡±8¬¦&CъÒxìØOö+À ñyÀ
endstream
endobj
232 0 obj
>stream
hÞT‘Mo„ †ïþŠ9¶éE­mbHÚ݋‡~¤Ú½³8Z’Šõà¿/ê¦ òiFQãT­ÁiŒ@¸b/$Z)æíæw1p
Ä&×ë4ãP©n„²ŒÈ—
N³Yá®i҇øÈ‡iÑHÕ[’Ñï‹%õ¢õ/¨fˆ1h±‹Èéëw> ŸxƒÍª¨¿’ÛÛc‹“æ
W=BӔ3wÏPµÿã{Öµ?ÜDV–çNÑWYõÆwUHºÍ¨W’1s0Ë%’— ‹ » ÏææOá±
n¦¦¡f‘Ý[˜ím…Fܜׇ?b1ÆZçâ
rÖH…ÇÌô¨nE öUq
endstream
endobj
233 0 obj
>stream
H‰¬WMÛF½ûWè¸jf¾©Šz­n›v;@€^šCþI~oɎ43’](ÚµW£GòññCûC_¾~žN§Éz˜î’­@™AÑOþ4zPã€1€•¦¿NjøB×4ó¯ï§—áÃôõdhãq8ƒRa˜~9Ñ_Ëg^œæû„ï_Àɜs€FW ùƒ

tüπv?¯ž/^‹çn㹏Øaú3Á¼PCƼ߂{°ñhöð˜r’AŒU
fÁ7T»,‰ý³füpÖ ‘Oåç¬þI
ÛèP€/™;OrÁSè¡|&WÑBþø¹Œ¡¥!@ÉåszKClñ›Øc»˜mbì©6‡ÓèÄb¶…l« Û*ºgè¬0¬,Ö8!
mvÖß7êv‡ÔÜkZˆ
Ï×,Ô{þÞ£?PEÎ˜¦}Jö©z㔈$ø»ë}ÂÃSp°£Nƒ:Žô*jÉ¿ÔÞÙR[Þ7Œé|B¥{ÁoâJMï.Éäz¡$ۖ¶ëöÂÔ%̸§è$‹q•J޹E6Ðv֟ô¯ÍÞ
¨4ÄÀÓɇ|Œqþ¾î2Ìt?lŒ
 é)’Œ±äҒD¬*.@Üí¹û±-òwÏIn—¹°?‹VøíÐ[tˀª£Þ=îk-8Æû|=kÅýF‹¦süsú½A›Òë‘[>„ÎyrwîólÆC],4uleXŸßYi?:ôrpÕLÚ}ÄnuÉ¡º‰.ñÙýa7>Ót‚‰zŠ]&±ËX=˜W0cªrë݂¨¯ÎR]
/}R]šÇ‘âÊ;b#D•‹«.÷¤.S ·þXPþ)MÎm§A‰ÅÛG’,O±;º)õAå»N;ökLØ]“z[ëöZz.Â̂¼ÒârëÅ».úiUê îOá]»çïëäM#Dø–w¡7Þ*Í7}nÓãJmÓ¢œá?½t«6Z$›vd^_o}5i³ø“¿|úлŒØ÷¡W靉l»vŒ”œœ˜ñ»Ö¼áßÛ§ñ¥dwÊtøH˜k)¯KuQcÐ]Ѡ̐.yäÚNï¤*.õˆMY|ÚôBÅY;זµ|I¹{XÞ¦ž‘ËeúöéžÏÅ+‰æ}+báz†pIÛB+rT7«X›~Ë¥“–ÞyûT[ŠŽ€m
:š–µR’ü–šK±ÚÿËj…¶.¢‡^¥úöhŽò»z}“œÇM®žËÇWÕãêėž~¯
¾ïë±w¼ämøG€ W›n
endstream
endobj
234 0 obj
>stream
H‰¤W¹ŽÛ0íý,½AÌð> ÃE4©ÕeSØZ»°Mþ¿ÈðEÒ´¼[ôj¥7×{3#‚¦y·G/ÓßÝ·i∢é¶ÃLJDÐôcwÀ„ãž9&gƒó
×ù^á†)¯
ˆ»»*íàzƒßp*wøûþç¬i-± %± d°öºöh´’maŽ%s.³†£˜pÙóœÖžMH>ÎI^£ [‚Ö`®±Pè@15É;êüí¼»À5Ç4¿”ÂMmàâ!JþL¿
kK1ôë»ëÉwøl‰ëÚ÷¥„éáýëK¨iaÏ9ÍÖ X¦lŽ …‹¤ÒN½ 4È䊠»=΅]s`—u‘¸ÚçÐhÅUE£ÃÝÓ@ç=MÃ×®1>4f[½ÁKCm@$¸Ï5«g%;î‰-‘b•üŠ)ʊ‘ÎHü=GZ‰+3®ÏbOڒ“aû¬:Wå÷15Š—zÜ>>¨@ˆkD³êWGUiP©{,½!VG9®îÊǒ¯ÞÇsðÓQHÍ5°ÖC]—Þ¦àÓèñJ»ÆF+Zî€T‰ýµïMLdŠìžcï¸5à†Pëyfäå^:ø¶t4

Z·Í¸õ¬,ؒn6Œ¶•®Q³bÃ;0ƒ…^tÌC/7¦/MÈáèð×ává¨N1=$´7_UÃÆ³¦ÖšsËI1žÿ%x¦MÑ(ëAK±arÌrÒ#Ç»ØÅ*“нÙHù3öxڕüޤãžD0÷q(ÖÇeâd£¹õêd¤®XûŠ
ìYl}NŽKÇX™4uleFŽÙfç¹ejåžJ¥U‰„EæžÂŒÜ|ÚÔr—¤Õ”Õ­ØI6†ýéÝMm
ë¡«†’õ0꯱Í5íÌG9ÿH¡ø`“´KR=¡eµ‹5jQ¶Û³Xz9yÎ_õÔ¤¢^µ÷õ’Ýæ’Ìy÷ööG‚a3^۔‡OÖÙÌI:¾¼³3åގӝå†ô‹æ§´^î¯Ð£]%ЮE¿b‡°3†¤Ö˜Ùû“[êiÛÏIûç´ãDb­À3øxbˆq¨¸Bð%b­Aÿ®»ÛîûԍÈHè;H*_xŽNïëUïºôžþ–iú¡ÿ ~žX
endstream
endobj
235 0 obj
>stream
H‰ÔW»ŽãFÌù÷€S{==ÃóBÁá.qÌÌp°«].ñÇø{Ý=/Ό(-m؁‚DV?¦ºº¨æõ2=͟Öß§ŸÖUÏz^¯7«yý6RŠäŽ_Ÿ•q¯ÊÐÞא¡×ó Hþz9ÿ¶þ2}_§à@…Ù‘Ä™31
μO×éë*aL
£
GQ3_4z°ü”K|ëúcR1/(‰azâĀv>iÐAÒ{2À_ëM6Ýd ÉÞ gˆ!à-§møûõÜ![ИS]KìВ“ †ŒJKj‰“Ï%!“‹ýЃ:ŽîZô mæÏ%7_ê¸òÕ§h~é#90‡ã`Žã}Šå%֐¹kºÌ!#š1…:i‹wñˆ|üy;žL.þÇîUëº,šš’I»=,¤µ¡…µ¥‰Cóâ]Òïµy¦“w„¨ÌÒºäýžÎ|ã ð±TÁ»Lâ‰I¸rÚorux;vÂp©÷@°Ø£8Ær󐛇ïãùèŽzŸG0Ê¡$•ːJT~RôÜÌl}
ëS÷‚ýŸNêïvø;ã¡SҌ¨4bÒòP™:*Ue
iˆ¤òˆ*]¥QóTÇ­S|²6-üš4KgH²=¤¾C×û*÷ÖÛ&Òô~֔v—4ãÚjOËÚ^풪ñJ¡níÜhšÂ&t©C–N]ס]Eêîh} äKς·•–¡¤—}”~¼Ž–mTÓëŒY´3á/#®ÖÝ:hçxùG–¢e*êÛ£i»”A‹4(Ñá¼2½‹Yؚ@Ñ”M$œ6¥ØØ=—Š
dñj.vyÎþázSðþ¾³c”ÿˆÁý;$`WˆÙâ?¦§?ÇÜ|S¹.•Gsi$¸ªòD¼¿¦“E?°[,ïËìŽë>ú›j™qQb–µr¢ò]ov³ÜÞwéfá6±oö­¿7»67ɧlÏ¢>_o–]׍/½{gJõ^QAX£«Ïy›Î¬¨ÅlnjÔvN#Ó]ñ[£%@õލ|·mèȑWÖø^áÁïz‹ÇÆÿu«n¬†
y§=?çӆDÑp§ôâeĬA ¾5€3™›{¿{«yK‹ Hb¶¾ÙÎVÛÎBÌÛ2ýSàü(ß»ý«ž¿Hn:X²”×´²$ ÇÒ¸÷U—»Ý4²¼Ž¬`ñ=þšVýûK#ÀwEKÇHU;ÒÑì¿áìF.ÊZOö­‘0uÁÜÈo¡F‚’‘â­#Ðw ŠÁ€ç[0tµJ´â?Ã^úņeéº7«¶ÚËù/ ùùŠ
endstream
endobj
236 0 obj
>stream
hÞT‘Ëj…0†÷>Å,[ºˆ—X9 KÁE/Ôӳω£jQ¾}“ŒXº0òý™É?VÕϵ`vR

ºµ8O«U7ì
I
í –Â©Fi€¹äf›kÝMP–ût—ób7¸»ò‡øØ»mѺw
O¿®NiVc~pD½@B@‹]ĪWiÞäˆÀBâŸxÙB8Ù½§g#Z©{„2N“GáÅI êöÿ}”SÖ­SßÒFGtv΄§LzâIL¤ˆR»$â8’z‘sÙß;^’3–„bxJÑåR…¼ ±»ñDâîùÄR/Y3*«ÈÈÏ{äé[öë8F¨VkÝtÃÎÂýôÇZÍdü üý
0 („”M
endstream
endobj
237 0 obj
>stream
H‰¼W¹ŽÛ@íý*wˆ™ƒœ0I“Z]Â«µ‹ iòÿE8—4ËZ›M!H–t’ºáëá(”Q§ô ó’²”>Þ[ԃ‚‚Ù°ùr|Y¡¬Š®|üLáyiu¶-¶¼
öe±ÿ’lZ™îÇ(þíƒíoÃAj;DÞuÒH¦“á՟Ëázø2 • ¤b ÑñMyÉhH…î†ßÙ#(.ɼB€È‹â“ò³XÇ>ê1ǙaÀ´
‡²„(Ù³%; ?B˜ö¤‘3 ¾&vÌ÷s»ÕO?‡ï9áÖh½ÅŒ©óµ&X|ÍôáhÐhõ>€AË/–o²Ñ/’ŽÙ›’ô—ÄCÝxǒ°›Þ ª@ÔÄ9½VO=:&¼I¢áX’%÷ƒi¤H*nK%³-Q¬C| ¤ÐE¹F‚D i+ÐΫ
Ã=2†k³— Xe!éóÍ*H…üÅ2v‰§OmDÆWî€ã5¿13¡âó˜8jùÀ»)Õ«`^O
áÂ8õ’“wL:•»

Источник

Примеры  построения    эпюры  продольных  сил

Рассмотрим брус, нагруженный внешними силами вдоль оси. Брус закреплен в стене (закрепление «заделка») (рис. 20.2а).

Делим брус на участки нагружения.

Участком нагружения считают часть бруса между внешними силами.

                 Тема 2.2. Растяжение и сжатие                                         177

     На представленном рисунке 3 участка нагружения. Воспользуемся методом сечений и определим вну­тренние силовые факторы внутри каждого участка.

Расчет начинаем со свободного конца бруса, что­бы не определять величины реакций в опорах.

Участок 1: ∑ Fz = 0; 3F + N 1 = 0; N 1 = 3F. Продольная сила положи­тельна, участок 1 растянут.

Участок 2: ∑ Fz = 0; -3F + 2F + N 2 = 0; N 2 = F . Продольная сила по­ложительна, участок 2 растянут.

Участок 3: ∑ Fz= 0; -3F + 2F + 5F N3 = 0; N 3 = 4F . Про­дольная сила отрицательна, участок 3 сжат. Полученное значение N 3  равно реакции в заделке.

Под схемой бруса строим эпюру продольной силы (рис. 20.26).       

Эпюрой продольной си­лы называется график рас­пределения продольной си­лы вдоль оси бруса.

Ось эпюры параллель­на продольной оси.

Нулевая линия прово­дится тонкой линией. Зна­чения сил откладывают от оси, положительные — вверх, отрицательные — вниз. В пределах одного участка значение силы не меняется, поэто­му эпюра очерчивается отрезками прямых линий, параллельными оси Oz .

Правило контроля: в месте приложения внешней силы на эпюре должен быть скачок на величину приложенной силы.

178                                                                                      Лекция 20

На эпюре проставляются значения Nz . Величины продольных сил откладывают в заранее выбранном масштабе.

Эпюра по контуру обводится толстой линией и заштриховыва­ется поперек оси.

Изучая деформации при растяжении и сжатии, обнаруживаем, что выполняются гипотеза плоских сечений и принцип смягчения граничных условий.

Гипотеза плоских сечений заключается в том, что поперечное сечение бруса, плоское и перпендикулярное продольной оси, после деформации остается плоским и перпендикулярным продольной оси.

Следовательно, продольные внутренние волокна удлиняются одинаково, а внутренние силы упругости распределены по сечению равномерно.

Принцип смягчения граничных условий гласит: в точках тела, удаленных от мест приложения нагрузки, модуль внутренних сил мало зависит от способа закрепления. Поэтому при решении задач не уточняют способ закрепления.

Напряжения   при  растяжении  и   сжатии

При растяжении и сжатии в сечении действует только нормаль­ное напряжение.

Напряжения в поперечных сечениях могут рассматриваться как силы, приходящиеся на единицу площади.

Таким образом, направление и знак напряжения в сечении со­впадают с направлением и знаком силы в сечении (рис. 20.3).

Исходя из гипотезы плоских сечений, можно предположить, что напряжения при растяжении и сжатии в пределах каждого сечения не меняются. По­этому напряжение можно рассчитать по формуле 

Читайте также:  Можно ли построить дом из клееного бруса самому

где Nz— продольная cила в сечении; А — площадь поперечного сечения.

 Величина напряжения прямо пропорциональна продольной силе и обратно пропорциональна площади поперечного сечения.

Нормальные напряжения действуют при растяжении от сечения (рис. 20.4а), а при сжатии к сечению (рис. 20.46).

                                                            Тема 2.2. Растяжение и сжатие                                             179

Размерность (единица измерения) напряжений — Н/м2 (Па), од­нако это слишком малая единица, и практически напряжения рас­считывают в Н/мм2 (МПа):При определении напряже­ний брус разбивают на участки нагружений, в пределах которых продольные силы не изменяются, и учитывают места изменений площади поперечных сечений.

Рассчитывают напряжения по сечениям, и расчет оформляют в виде эпюры нормальных напряжений.

Строится и оформляется такая эпюра так же, как и эпюра про­дольных сил.

                                

Рассмотрим брус, нагру­женный внешними силами вдоль оси (рис. 20.5).

Обнаруживаем три уча­стка нагружения и определя­ем величины продольных сил.       

 Участок 1: N 1 = 0. Внутренние продольные силы равны нулю.

Участок 2: N 2= 2F . Про­дольная сила на участке поло­жительна.

Участок 3: N3= 2F-3F = — F . Продольная сила на участке отрицательна.

Брус — ступенчатый. С учетом изменений ве­личин площади поперечного  сечения участков напряжений больше.

            

Строим эпюры продольных сил и нормальных напряжений. Масштабы эпюр могут быть разными и выбираются исходя из удобства построения.

180                                                                      Лекция 20

Примеры решения задач

Ступенчатый брус нагружен вдоль оси двумя силами. Брус за­щемлен с левой стороны (рис. 20.6). Пренебрегая весом бруса, по­строить эпюры продольных сил и нормальных напряжений.

         

Решение

1. Определяем участки нагружения, их два.

2. Определяем продольную силу в сечениях 1 и 2.

3. Строим эпюру.

4. Рассчитываем величины нормальных напряжений и строим эпюру нормальных напряжений в собственном произвольном мас­штабе.

1. Определяем продольные силы.

             Тема 2.2. Растяжение и сжатие                                         181

        

Сечение 1. – N1 + F1= 0; N1 = F1= 100 кН.

Сечение 2. -80 — N 2 + 100 = 0; N 2= 100 — 80 = 20 кН.

В обоих сечениях продольные силы положительны.

                                                                              Nz

2. Определяем нормальные напряжения σ =  — .

                                                                                                          A

Сопоставляя участки нагружения с границами изменения пло­щади, видим, что образуется 4 участка напряжений. Нормальные напряжения в сечениях по участкам:

          

Откладываем значения напряжений вверх от оси, т. к. значения их положительные (растяжение). Масштаб эпюр продольной силы и нормальных напряжений выбирается отдельно в зависимости от порядка цифр и имеющегося на листе места.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие внутренние силовые факторы возникают в сечении бруса при растяжении и сжатии?

2. Как распределяются по сечению силы упругости при растяжении и сжатии? (Использовать гипотезу плоских сечений.)

3. Какого характера напряжения возникают в поперечном сечении при растяжении и сжатии: нормальные или касательные?

4. Как распределены напряжения по сечению при растяжении и
сжатии?

5. Запишите формулу для расчета нормальных напряжений при
растяжении и сжатии.

6. Как назначаются знаки продольной силы и нормального напряжения?

7. Что показывает эпюра продольной силы?

8. Как изменится величина напряжения, если площадь поперечного сечения возрастет в 4 раза?

9. В каких единицах измеряется напряжение?

182                                                    Лекция 21

ЛЕКЦИЯ 21

Источник

Ознакомиться с примером построения эпюр продольных сил, напряжений и перемещений. — Студопедия

Тема: Решение задач на построение эпюр нормальных сил, нормальных напряжений, перемещений сечений бруса.

Читайте также:  Как построить дом 8х8 из бруса

Ознакомиться с примером построения эпюр продольных сил, напряжений и перемещений.

Задача 1.Двухступенчатый стальной брус нагружен силами F1=30 кН F2=40 кН.

Построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений по длине бруса. Проверить прочность бруса, если допускаемое напряжение [σ] = 160 МПа. Определить перемещение ∆lсвободного конца бруса, приняв Е=2∙10 5 МПа. Площади поперечных сечений А1=1,5см2;А 2=2см2.

Решение.

Разбить брус на участки, начиная от свободного конца. Границами участков являются сечения, в которых приложены внешние силы, а для напряжений также и место изменения размеров поперечного сечения.

Определить по методу сечений продольную силу для каждого участка (ординаты эпюры N) и построить эпюры продольных сил N. Проведя – параллельно оси бруса базовую (нулевую) линию эпюры, отложить перпендикулярно ей в произвольном масштабе получаемые значения ординат. Через концы ординат провести линии, проставить знаки и заштриховать эпюру линиями, параллельными ординатам.

Для построения эпюры нормальных напряжений определяем напряжения в поперечных сечениях каждого из участков. В пределах каждого участка напряжения постоянные, т.е. эпюра на данном участке изображается прямой, параллельной оси бруса.

Перемещение свободного конца бруса определяем как сумму удлинений (укорочений) участков бруса, вычисленных по формуле Гука.

Разбиваем брус на участки.

Определяем ординаты эпюры N на участках бруса:

N1= — F1= -30кН

N2= — F2= -30кН

N3= -F1+F2= -30+40=10 кН

Строим эпюру продольных сил

Вычисляем ординаты эпюры нормальных напряжений

σ1 = = = –200МПа

σ2 = = = –150МПа

σ 3= = =50МПа

Строим эпюры нормальных напряжений.

4. Проверяем прочность бруса, если допускаемое напряжение [σ] = 160 МПа.

Выбираем максимальное по модулю расчетное напряжение. IσmaxI = 200 МПа

Подставляем в условие прочности IσmaxI ≤ [σ]

200 МПа ≤ 160 МПа. Делаем вывод, что прочность не обеспечена.

5. Определяем перемещение свободного конца бруса Е = 2∙10 5 МПа.

l=∆l1+∆l2+∆l3

l1= = = – 0,5мм

l2= = = – 0,225мм

l3= = = 0,05мм

l= — 0,5 – 0,225 + 0,05 = – 0,675мм

Брус укоротился на 0,675мм

1. Задание: Решить задачи

Двухступенчатый стальной брус нагружен силами F1, F2.

Построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений по длине бруса. Проверить прочность бруса, если допускаемое напряжение [σ] = 160 МПа. Определить перемещение ∆lсвободного конца бруса, приняв Е=2∙10 5 МПа. Площади поперечных сечений А1=5 см2;А 2 =10 см2. Длина l = 0,5 м. Первая команда F1= 50 кН, F2 = 30 кН. Вторая команда F1= 30 кН, F2 = 50 кН.

F1

l l l

l l l

Разбить брус на участки. Пронумеровать эти участки.

Найти величину продольной силы на первом участке.

Найти величину продольной силы на втором участке.

Найти величину продольной силы на третьем участке.

Построить эпюру для продольной силы.

Найти величину нормального напряжения на первом участке.

Найти величину нормального напряжения на втором участке.

Найти величину нормального напряжения на третьем участке.

Построить эпюру для нормального напряжения.

Проверить прочность бруса. Допускаемое напряжение [σ] = 160 МПа.

Определить перемещение свободного конца бруса.

Задание 2

Для стального прямого бруса построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений. Проверить прочность бруса, если допускаемое напряжение [σ] = 160 МПа.

Задание 3

Для стального прямого бруса построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений. Проверить прочность бруса, если допускаемое напряжение [σ] = 160 МПа.

 Литература
В.П. Олофинская «Техническая механика» курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий.
Лекции по теме (конспекты).

Источник