Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
руководство к решению задач по строит мех.pdf
Скачиваний:
114
Добавлен:
09.06.2015
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ШВЕЛЛЕРЫ СТАЛЬНЫЕ ГОРЯЧЕКАТАНЫЕ СОРТАМЕНТ (ГОСТ 8240-89)

y ≤10 %

R r s

h

b–s

2

t

b

h – высота профиля b – ширина полки s – толщина стенки t – толщина полки

R, r – радиусы закруглений А – площадь сечения

Jx, Jy – осевыемоменты инерции

Wx, Wy – осевые моменты сопротивления

ix, iy – радиусы инерции Sx – статический момент полусечения

z0 – абсцисса ц.т.

68

№

 

Размеры, мм

 

Площадь

Масса

Jx,

Wx,

ix,

Sx,

Jy,

Wy,

iy,

z0,

h

b

s

t

R

r

А, см2

1 м, кг

см4

см3

см

см3

см4

см3

см

см

5

50

32

4,4

7

6

2,5

6,16

4,84

22,8

9,1

1,92

5,59

5,61

2,75

0,95

1,16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6,5

65

36

4,4

7,2

6

2,5

7,51

5,9

48,6

15

2,54

9

8,7

3,68

1,08

1,24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

80

40

4,5

7,4

6,5

2,5

8,98

7,05

89,4

22,4

3,16

13,3

12,8

4,75

1,19

1,31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

100

46

4,5

7,6

7

3

10,9

8,59

174

34,8

3,99

20,4

20,4

6,46

1,37

1,44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

120

52

4,8

7,8

7,5

3

13,3

10,4

304

50,6

4,78

29,6

31,2

8,52

1,53

1,54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

140

58

4,9

8,1

8

3

15,6

12,3

491

70,2

5,6

40,8

45,4

11

1,7

1,67

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

160

64

5

8,4

8,5

3,5

18,1

14,2

747

93,4

6,42

54,1

63,3

13,8

1,87

1,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16а

160

68

5

9

8,5

3,5

19,5

15,3

823

103

6,49

59,4

78,8

16,4

2,01

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

180

70

5,1

8,7

9

3,5

20,7

16,3

1090

121

7,24

69,8

86

17

2,04

1,94

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18а

180

74

5,1

9,3

9

3,5

22,2

17,4

1190

132

7,32

76,1

105

20

2,18

2,13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

200

76

5,2

9

9,5

4

23,4

18,4

1520

152

8,07

87,8

113

20,5

2,2

2,07

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

220

82

5,4

9,5

10

4

26,7

21

2110

192

8,89

110

151

25,1

2,37

2,21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

240

90

5,6

10

10,5

4

30,6

24

2900

242

9,73

139

208

31,6

2,6

2,42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

270

95

6

10,5

11

4,5

35,2

27,7

4160

308

10,9

178

262

37,3

2,73

2,47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

300

100

6,5

11

12

5

40,5

31,8

5810

387

12

224

327

43,6

2,84

2,52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

330

105

7

11,7

13

5

46,5

36,5

7980

484

13,1

281

410

51,8

2,97

2,59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

360

110

7,5

12,6

14

6

53,4

41,9

10820

601

14,2

350

513

61,7

3,1

2,68

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

400

115

8

13,5

15

6

61,5

48,3

15220

761

15,7

444

642

73,4

3,23

2,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УПРУГИХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМАХ ПО МЕТОДУ МОРА. СПОСОБ ВЕРЕЩАГИНА

На основе принципа возможных перемещений немецким ученым Отто Мором в 1874 г. была предложена формула для определения упругих перемещений в линейно деформируемых стержневых системах (интегралы Мора), которая в общем случае внешних статических воздействий содержит двенадцать слагаемых (учет силовых, температурных и деформационных факторов).

При тех или иных условиях работы стержневой системы учитывают те факторы, которые вносят решающую долю в определяемые перемещения.

Пусть iF – перемещение (линейное или угловое) в выбранной точке по любому направлению i от нагрузки F. Тогда для систем, составленных из призматических стержней, т. е. прямолинейных и постоянного поперечного сечения, используем следующие формулы Мора:

а) для шарнирно стержневых систем при узловой нагрузке (т. е. для ферм)

iF = ∑NEAF Ni l ,

где NF – усилия в стержнях при грузовом состоянии системы; Ni – усилия в стержнях при единичном состоянии системы от безразмерной силы FK =1, прикладываемой к выбранному узлу K фермы в любом направле-

нии i ; Ρ – длина стержня, EA – жесткость стержня при осевой деформации;

б) для балок и плоских плоскоработающих рам, состоящих из относительно жестких стержней (изгибаемые стержни считаются жесткими, если углы поворота сечений малы в сравнении с единицей, а кривизна мала в сравнении с величиной h/Ρ2, где h – высота сечения стержня, а Ρ – его длина)

iF = ∑∫MF Mids ,

S EJ

где MF – изгибающие моменты грузового состояния системы; Mi – изгибающие моменты единичного состояния системы от безразмерной силы FK =1 (при определении линейного перемещения), прикладываемой в выбранной точке K системы по любому направлению i , или от единичного

69

безразмерного момента mK =1 в той же точке при определении угла пово-

рота сечения; EJ – изгибная жесткость сечений; в) для прямых валов при кручении с изгибом

 

Mизг

 

изгds

 

M кр

Miкрds

 

iF = ∑∫

M

+ ∑∫

 

F i

F

,

EJ

GJкр

S

S

 

где MFизг , MFкр – изгибающие и крутящие моменты грузового состояния системы; Miизг , Miкр – изгибающие и крутящие моменты единичных состояний системы от FK =1 или mK =1; EJ, GJкр – жесткости сечений при изгибе и кручении (Е, Gкр – модули упругости при продольной и сдвиговой деформациях).

В приведенных выше формулах знак Σ означает алгебраическое суммирование по всем участкам или стержням системы.

При условии постоянства в пределах участков или отдельных стержней их жесткостей (EA, EJ, GJкр – const) и прямолинейности единичных эпюр

усилий

 

 

 

Miизг ,

Miкр

вычисление интегралов Мора, которое аналитически

Ni ,

довольно громоздко,

удобно заменить графоаналитическим способом,

 

любая

 

 

 

 

 

 

 

предложенным в 1925 г. студентом МИИТа

 

 

 

ωF

 

 

А.Н. Верещагиным, суть которого состоит в

 

 

 

 

 

 

 

 

Эпюра

следующем (см. рисунок):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) эпюра грузового состояния разбивает-

 

 

С

 

 

 

 

 

грузового

 

 

 

 

 

 

 

ся на участки одного знака так, чтобы соот-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

состояния

 

ηС

 

 

 

 

о прямая

 

 

 

ветствующая ей эпюра единичного состоя-

 

 

 

ог

 

 

 

 

 

 

 

 

стр

 

 

 

 

 

Эпюра

ния в пределах каждого из этих участков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

единичного

была строго прямолинейной (хотя бы и раз-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

состояния

ных знаков) и жесткость сечений стержня

 

 

 

Ρуч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

была бы постоянной;

Рисунок. Способ А.Н. Верещагина

2)вычисляется площадь ωF участка эпю-

ры грузового состояния и определяется по-

ложение ее центра тяжести С;

3)в эпюре единичного состояния строго под центром тяжести площади ωF вычисляется ордината ηС;

4)искомое перемещение iF определяется по формуле Верещагина (“перемножением эпюр”)

iF = ∑B1 ωF ηC ,

где В – соответствующая рассматриваемой деформации жесткость поперечных сечений стержня. Разумеется, следует учитывать знаки эпюр грузового и единичного состояния системы. Так как направления единичных

70

факторов FK =1 или mK =1 выбирают произвольно, то знак плюс (минус) у

найденного перемещения iF означает, что оно совпадает (не совпадает) с его истинным направлением.

Продолжение прил. 4

Таблица

Площади и положение центров тяжести элементарных фигур

Фигура

 

 

 

 

 

 

h

xC

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

xC

C

Ρ

 

1

xC

C

2

h

 

h

Ρ

xC

h

 

C

uΡ

Ρ

h

xC

C

Ρ

Положение центра тяжести

Площадь

xC =

1 l

ω = hΡ

 

2

 

xC =

1 l

ω =

1 hl

 

3

 

2

x

 

=

h1 + 2h2

 

 

 

 

h + h

 

 

 

 

 

l

ω =

1 2

l

C

3(h

+ h

)

 

 

 

 

2

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

xC =

l

(1+ u)

ω =

1 hl

 

3

 

 

2

xC =

3 l

ω =

2 hl

 

8

 

3

71

h

h

Продолжение прил. 4

Окончание таблицы

Фигура

Положение центра тяжести

Площадь

xC C

xC =

1 l

ω =

1 hl

 

 

 

 

 

 

4

 

3

 

 

Ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xC

 

кв.парабола

xC =

1 l

ω =

2 hl

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

Ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

к

 

 

у

 

 

б

 

 

.

 

 

п

 

 

а

 

 

р

 

xC

а

 

бо

 

 

л

C

 

а

 

 

Ρ

xC =

1 l

ω =

1 hl

 

5

 

4

Правила перемножения эпюр:

 

 

 

 

 

 

 

– Симпсона

f1

 

 

 

fср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эп. MF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f2

 

f1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fср

 

 

Эп. MF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f2

 

 

 

 

 

η

 

 

 

η2

 

 

 

 

 

ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

η1

 

 

 

Ρ

 

 

Эп. M

 

 

 

 

 

уч

 

 

 

iF

=

lуч

[f η + 4f

η + f

η

]

 

 

 

 

6B

 

 

1 1

ср ср

2 2

 

 

 

72

Окончание прил. 4

– трапеций

f1

Эп. MF

f2

η2

Эп. M

η1

Ρуч

iF = l6учB [2f1η1 + 2f2 η2 + f1η2 + f2 η1].

Пример. Определить прогиб и угол поворота сечения K.

 

 

 

 

 

 

 

М = 12 кНм

 

F = 3 кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EJ = const

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,2 м

 

 

 

 

1,5 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,5

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

Эп. МF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[кНм]

3,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

1 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fср = 5,7

7,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FK = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

2,7

 

 

 

ηср= 2,1

 

 

1,5

η = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эп. MK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[м]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FK = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ηС = 1 1

ηС = 1

1 Эп.

 

ϕK

1

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KF ="MF ×MK "=

=61,2EJ [3,9 (−2,7)+4 5,7 (−2,1)+7,5 (−1,5)]+

+1 (−4,5) 1,5 (−1)=−66,285 [ед.длины];

EJ 2 EJ

ϕKF ="MF ×

 

ϕK "=

 

 

 

 

M

 

 

 

 

=

1

 

3,9+7,5

1,2 (−2,1)+

1

 

(−4,5) 1,5

(−1)=

EJ

2

 

EJ

2

 

 

 

 

 

 

 

=−10EJ,989 [рад].

Отрицательные значения прогиба KF и угла поворота означают, что их истинные направления обратны направлени-

ям FK и mK .

73