Построить по длине бруса эпюры продольных сил, нормальных
напряжений и перемещений поперечных сечений. Вычислить коэффициент
запаса по отношению к пределу текучести, если материал бруса сталь Ст.3, σT=240H/мм2
Дано:
Рис.1.Исходная схема
P1=40кН; P2=42кН; P3= 20кН; F1=3см2; F2=2см2; a=0,3м; b=0,2м;
Решение
Определим продольную силу Ra возникающую в жесткой заделке А. Составим уравнение равновесия имеющихся сил вдоль оси Ox.
Rx=0
-Ra+P1+P2-P3=0
Ra=P1+P2-P3=40+42-20=62кН
Разобьём стержень на участки, начиная от закреплённого конца. Границами участка являются сечения, в которых приложены внешние силы, либо в которых изменяются площади поперечных сечений. Рассматриваемый стержень имеет четыре участка. Продольные силы в поперечных сечениях стержня по участкам определим, используя метод сечений.
0z10,3 м, Nz1=Ra=62 кН
0z10,2 м, Nz2=Ra-P1=62-40=42 кН
0z10,3 м, Nz3=Nz2-P2=42-42=0 кН
0z10,9 м, Nz4=-P3=-20 кН
На основании полученных значений строим эпюру продольных сил (рис.1(а)).
Определим нормальное напряжение, возникающее в сечениях бруса
. В общем виде δi=NiFi , отсюда используя ранее полученные значения продольных сил вычисляем:
δ1=Nz1F1 =621033102=206,7207 H/мм2
δ2=Nz2F1 =421033102=140 H/мм2
δ3=Nz3F1 =01033102=0 H/мм2
δ4=Nz4F2 =-201032102=-100 H/мм2
На основе полученных данных строим эпюру нормальных напряжений бруса по участкам (рис.1(а)).
Вычислим коэффициент запаса по отношению к пределу текучести
T=σTσmax=2402071,161 В данном случае возможно уменьшение величины поперечного сечения.
Вычислим перемещение поперечных сечений