Студопедия
МОТОСАФАРИ и МОТОТУРЫ АФРИКА !!!


Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Развитие экономики ЕС Чрезвычайные ситуации ВКонтакте Одноклассники Мой Мир Фейсбук LiveJournal Instagram

IV. Основные физико-механические характеристики материала




Рис. III.9

Изгиб.

Изгиб является наиболее сложным видом нагружения. Изгиб – деформация балки под действием моментов в вертикальной продольной или горизонтальной плоскостях (Рис. III.4).

Рис. III. 4

Рассмотрим изгиб консольно заделанной балки (Рис. III.5).

Рис. III.5

Изгибающий момент создается под действием концентрированной силы F. На балку действуют шарнирные опоры А и В, в связи с чем возникают реакции связей – RАy и RВy (Рис. III.6).

Расчет балки на прочность сводится к построению эпюров внутренних силовых факторов – поперечной силы Q и изгибающего внутреннего момента Мх. Решение задачи начинается с определения всех реакций связей. Очевидно, что:

.

Используя метод сечений, мысленно рассечем балку сечениями и, откинув более нагруженную часть грузового участка (l1 или l2), рассмотрим I и II участки.

Рис. III. 7

Рассмотрим участок I (Рис. III.7). Равновесие участка обеспечивается, если воздействию внешней реактивной силы RAy будет противостоять внутренняя сила Q1.Образованная пара сил создает момент, который должен быть скомпенсирован изгибающим моментом Mx1.

Тогда:

Условием неопрокидывания (неповорачивания) является нулевая сумма моментов внешних и внутренних сил относительно точки сечения:

,

тогда:

Если z=0, то Мх1=0, если z=l1, то Мх1=RAy· l1. Пусть l1=1 м, тогда Мх1=RAy· l1=1·1=1 кН·м. Внутренний момент Мх1 не является постоянным на участке, в связи с увеличением z, и его проекция на эпюре – наклонная линия.

Аналогичные рассуждения проводятся для участка II (Рис. III.8) и для любых балок с любым видом нагружения.

Рис. III.8

Правила знаков.

Внутреннее поперечное усилие Q положительно, если справа от сечения вектор Q направлен вниз, а слева от сечения – вверх, в противном случае Q принимает отрицательное значение (Рис. III.9, а).

а) б)

Если внутренний изгибающий момент М изгибает балку вниз, то на эпюре его проекция положительна, если вверх – отрицательна (Рис. III.9, б).

Замечание. Данное правило определения знака М применимо только при построении эпюра, при составлении уравнений равновесия используется зависимость знака М от направления вращения момента.

Рассмотрим случай нагружения балки распределенной силой q (Рис. III.10).

Рис. III.10

Очевидно, что:

.

Рассмотрим участок слева от сечения (Рис. III.11).

Рис. III. 11

Условием вертикального равновесия является уравнение:

,

откуда:

если z=0, то Q=-RAy, из чего следует то, что направление вектора Q выбрано неправильно. При увеличении z величина Q изменяется, проекция Q является наклонной линией.




Условие неопрокидывания:

,

,

если z=0, то Мх=0.

Из рис. III.10 видно, что балка максимально изогнется в середине балки и, следовательно, опасное сечение – середина балки, тогда как в точках А и В деформации минимальны, тогда:

если z=, то Мх=max

если z=, то Мх=min.

Правила проверки коррекции построения эпюр.

1. В местах приложения концентрированных внешних силовых факторов на соответствующих эпюрах наблюдаются переходы, равные величине внешних факторов.

2. При наличии концентрированных внешних сил эпюр поперечного усилия Q – горизонталь, а изгибающего момента М – наклонная линия.

3. Если внешняя нагрузка распределена по длине балки, то проекция Q на эпюре – наклонная линия, изгибающего момента М – парабола, причем выпуклость параболы – против направления распределенного усилия.

4. Поскольку

,

,

то знак производной от Мх соответствует знаку поперечного усилия Q.

Рассмотрим случай осевого (центрального) нагружения (Рис.IV.1), в результате чего появляется внутреннее осевое усилие, приводящее к деформации (в данном случае – растяжение). Если на поверхность тела (стержня) нанести сетку линий, параллельных и перпендикулярных оси тела, то при нагружении расстояние между ними изменится, причем сами линии останутся взаимно перпендикулярными.

Рис. IV. 1

Рассмотрим деформацию выделенного элементарного участка (заштриховано). В результате нагружения участок удлиняется и сжимается, деформации балки можно описать относительными величинами – относительная продольная деформация ε и поперечная относительная деформация ε΄:



(IV.1)

. (IV .2)

Величина, позволяющая сопоставить поперечные и продольные деформации, - коэффициент Пуассона μ:

.

Упругость – свойство материала возвращаться к первоначальным размерам после снятия нагрузки. Однако абсолютно упругие тела встречаются очень редко, у высокопрочных материалов ε снижается лишь до 7-10%.

Используя отношение:

, (IV.3)

где Е – модуль продольной упругости (модуль Юнга I рода), характеризующий упругость материала и являющийся основной компонентой прочности материала, выведем зависимость, позволяющую определить деформации тела.

Используя формулы (IV.1), (IV.3), а также:

, (IV.4)

где σ – нормальное напряжение поперечного сечения стержня, Н/м2;

N – равнодействующая внутренних сил, действующих в сечении, Н;

А – площадь сечения, м2,

получим:

,

тогда:

, (IV.5)

где ЕА – жесткость нагруженного усилиями материала, по своему физическому смыслу представляющая собой удельную энергию – количество энергии, затраченной на единичное удлинение единичного сечения.

Зависимость, описываемая формулой (IV.5), носит название закона Гука.

Закон Гука позволяет описать «поведение» материала, а также оценить механические характеристики конструкционных материалов. Механические характеристики материала определяются опытным (экспериментальным) путем. В соответствии с целевыми значениями методы определения физико-механических характеристик материала делятся на статический метод, в процессе которого образец материала подвергается не изменяющейся во времени нагрузкой, и динамический метод, в ходе которого используются величины, меняющиеся во времени.

Простейший эксперимент, позволяющий определить основные механические характеристики материала – нагружение образца продольными усилиями. Опыт проводится с последующим построением диаграммы (или растяжения) (Рис. IV.2).

Рис. IV. 2

Как видно, вначале, в зоне ОА, деформации растут пропорционально напряжениям до некоторого предельного напряжения σпр – это зона упругих деформаций, или зона пропорциональности. В зоне АВ материал еще сохраняет упругие свойства, но прямая зависимость между деформациями и напряжениями нарушается, в связи с чем зона называется зоной непропорциональности. Для зоны ВСзоны текучести – характерно то, что небольшое увеличение нагрузки приводит к большим деформациям. Участок СDзона местной текучести, зона образования шейки. Зона DE соответствует разрушающей нагрузке – зона временной упругости.

Пластичный материал допускает значительные деформации без видимых признаков разрушения, хрупкий – разрушается при относительно небольших деформациях. Разрыв образца хрупкого материала наступает внезапно при очень малых деформациях и без образования шейки. График диаграммы растяжения для такого материала дан на рис. IV.3.Обработка описанной диаграммы сводится к тому, что наклонная линия аппроксимируется с прямой (штриховая), задается угол между этой прямой и осью и оценивается модуль упругости I рода Е (для хрупких материалов Е составляет 1,1…1,6·105 МПа, тогда как Е пластичных материалов достигает 2·105 МПа).

Диаграмма напряжения позволяет определить некоторые характеристики материала, а именно:

- модуль упругости I рода Е, равный тангенсу угла наклона прямой в зоне пропорциональности диаграммы растяжения;

- рабочая зона материала, определяемая пределом текучести σт, который, в свою очередь, связан с предельным нормальным напряжением [σ] данного материала:

,

где n – коэффициент запаса прочности, равный для пластичных материалов n=1,2…1,5, для хрупких материалов n=2…5.

Результаты настоящего метода можно распространить и на другие виды нагружения. Например, при скручивании материала основной его физико-механической характеристикой будет предельное касательное напряжение [τ], равное:

.





Дата добавления: 2014-02-09; просмотров: 928; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных | ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10390 - | 7661 - или читать все...

Читайте также:

 

3.234.208.66 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.


Генерация страницы за: 0.007 сек.