- •Н. Б. Левченко
- •Общие указания по выполнению расчетно-графических работ
- •Используемые обозначения
- •1. Растяжение-сжатие
- •Основные понятия и формулы
- •1.1. Расчет статически определимых стержневых систем Основные определения
- •Примеры решения задач
- •1.1.2. Определение напряжений и перемещений в стержне при растяжении-сжатии с учетом собственного веса (задача № 2) Условие задачи
- •Решение
- •1.1.3. Определение грузоподъемности статически определимой конструкции, работающей на растяжение-сжатие (задача № 3) Условие задачи
- •Решение
- •1.2. Расчет статически неопределимых стержневых систем Основные определения
- •Примеры решения задач
- •1.2.1. Расчет статически неопределимого составного стержня, работающего на растяжение-сжатие (задача № 4) Условие задачи
- •Решение
- •1.2.2. Расчет статически неопределимой стержневой конструкции, работающей на растяжение-сжатие (задача № 5)
- •1.2.3. Определение грузоподъемности статически неопределимой шарнирно-стержневой конструкции (задача № 6) Условие задачи
- •Решение
- •2. Исследование плоского напряженного состояния. Проверка прочности для сложного напряженного состояния
- •Основные понятия и формулы
- •Примеры решения задач
- •2.2. Исследование плоского напряженного
- •Решение
- •2.3. Расчет тонкостенной трубы,
- •Подверженной действию внутреннего давления, продольной силы и крутящего момента
- •(Задача № 9)
- •Основные формулы
- •Условие задачи
- •Решение
- •3. Кручение
- •Основные понятия и формулы
- •Примеры решения задач
- •3.1. Подбор сечения составного стержня (вала), работающего на кручение (задача № 10) Условие задачи
- •Решение
- •3.2. Расчет статически неопределимого вала при кручении (задача № 11) Условие задачи
- •Решение
- •Список литературы
- •Содержание
- •Сопротивление материалов
- •Часть 1
Примеры решения задач
1.1.1. Подбор сечения стержня, подверженного
растяжению-сжатию (задача № 1)
Условие задачи
Стержень переменного сечения с заданным
отношением площадей
подвержен действию нагрузок, показанных
на рис. 1.3,а.
Цель расчета – подобрать площади
поперечного сечения стержня так, чтобы
на каждом участке соблюдалось условие
прочности (1.5) или (1.7). (При этом должно
выполняться заданное отношение площадей.)
Решение
Определяем продольную силу и строим эпюру распределения Nвдоль оси стержня. Для этого сначала из уравнения равновесия всего стержня находим опорную реакцию:
.![]()
Рис. 1.3. К решению
задачи № 1:
а
– схема нагрузки на стержень;
б,
в –
эпюры продольной силы и напряжений

на первом участке
)
;
на втором участке
![]()
;
на третьем участке
![]()
![]()
.
Поясним, что на первом и втором участках суммируем все силы, находящиеся слева от рассматриваемого сечения, на третьем участке в выражение для продольной силы входят силы, расположенные справа от сечения.
Ищем значения N на границах участков. На первом участке продольная сила постоянна и не зависит отx. В начале второго участка
,
в конце второго участка
.
Аналогично для третьего участка
,
.
По полученным точкам строим эпюру N.
На рис. 1.3,бэпюраN построена
для следующих исходных данных:![]()
м,
м;F1= 10 кН,F2= 40 кН,q1 = 15 кН/м,q2 = 20 кН/м.
Зная продольную силу, по формуле (1.1)
находим напряжения в стержне и строим
эпюру распределения напряжений по длине
стержня (рис. 1.3, в). Для этого
площади сечений на всех участках выразим,
используя заданное отношение площадей,
через одну неизвестную величину
.
Заметим, что на эпюре продольных сил
скачки (т. е. резкие изменения усилий
при переходе в соседнее сечение) имеют
место под сосредоточенными силами на
величину этих сил, на эпюре напряжений
скачки появляются также и в местах
изменения поперечного сечения.
Для подбора сечения стержня по эпюре
напряжений выбираем опасные сечения с
максимальными напряжениями. Причем для
хрупких материалов важным является не
только абсолютное значение напряжения,
но и его знак. Более опасным является
растягивающее напряжение, так как
разрушающее напряжение при растяжении
у хрупкого материала много меньше
прочности при сжатии. Например, на эпюре
,
показанной на рис. 1.3,в, опасным
является не только сечение в начале
третьего участка
,
где действуют максимальные сжимающие
напряжения, но и сечение в конце третьего
участка
с максимальными растягивающими
напряжениями. Таким образом, для стержня,
показанного на рис. 1.3, должны
выполняться условия прочности в трех
опасных сечениях:
для чугунной части
,
откуда
,
и
;
для стальной части
,
тогда
.
Из трех значений A1, найденных
из условий прочности в опасных сечениях
выбираем то, которое удовлетворяетвсемусловиям (то есть максимальное их всех
найденных значение
.
ВеличинуА2находим по заданному
соотношению:
.
Для проверки вычислений находим действительные коэффициенты запаса прочности на каждом участке по формуле (1.8) и сравниваем их с нормируемым коэффициентом запаса. На самом опасном участке (в опасном сечении) действительный коэффициент запаса прочности должен равняться нормируемому, а на остальных участках согласно (1.7) должен быть больше нормируемого.
