9.torzija grede-otpornost

7
OM1 V10 V11 Ime i prezime: Index br: 1 05./06.12.2011. 12./13.12.2011. 9. TORZIJA GREDE 9.1 TORZIJE GREDE KRUŽNOG I PRSTENASTOG POPREČNOG PRESEKA torzije grede kružnog poprečnog preseka Slika 9.4 r I M t 0 = τ (9.8) t t t max W M R I M = = 0 τ (9.11) 3 0 2 1 R R I W t π = = (9.12) torzija grede prstenastog poprečnog preseka r I M t 0 = τ ) R R ( I 4 1 4 2 0 2 1 = π 2 4 1 4 2 2 0 2R R R R I W t = = π (9.13) torzija grede prstenastog preseka sa tankim zidom r I M t 0 = τ t R I 3 0 2π t A t R R I W t 2 2 2 0 = = π (9.14) deformacija grede izložene torziji dx dϕ θ = (9.2) θ - ugao torzije φ - ugao obrtanja poprečnog preseka oko ose štapa 0 GI M t = θ (9.7) ili ) x ( GI ) x ( M ) x ( t t = θ (9.128) 9.4 TORZIJA GREDE PRAVOUGAONOG POPREČNOG PRESEKA Slika 9.16 Tabela 9.1 9.7 DIMENZIONISANJE GREDE PRI TORZIJI d max τ τ (9.121) i / ili d max ϕ ϕ (9.124)

Upload: smaja1986

Post on 22-Oct-2015

155 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

Page 1: 9.TORZIJA GREDE-OTPORNOST

OM1 V10 V11 Ime i prezime: Index br: 1 05./06.12.2011. 12./13.12.2011.

9. TORZIJA GREDE 9.1 TORZIJE GREDE KRUŽNOG I PRSTENASTOG POPREČNOG PRESEKA

torzije grede kružnog poprečnog preseka

Slika 9.4

rIM t

0=τ (9.8)

t

ttmax W

MR

IM

==0

τ (9.11) 30

21 R

RI

Wt π== (9.12)

torzija grede prstenastog poprečnog preseka

rIM t

0=τ )RR(I 4

1420 2

1−= π

2

41

42

2

0

2RRR

RI

Wt−

== π (9.13)

torzija grede prstenastog preseka sa tankim zidom

rIM t

0=τ tRI 3

0 2π≈ tAtRRI

Wt 22 20 ==≈ π (9.14)

deformacija grede izložene torziji

dxdϕθ = (9.2) θ - ugao torzije φ - ugao obrtanja poprečnog preseka oko ose štapa

0GI

M t=θ (9.7) ili )x(GI)x(M)x(

t

t=θ (9.128)

9.4 TORZIJA GREDE PRAVOUGAONOG POPREČNOG PRESEKA

Slika 9.16 Tabela 9.1

9.7 DIMENZIONISANJE GREDE PRI TORZIJI

dmax ττ ≤ (9.121) i / ili dmax ϕϕ ≤ (9.124)

Page 2: 9.TORZIJA GREDE-OTPORNOST

OM1 V10 V11 Ime i prezime: Index br: 2 05./06.12.2011. 12./13.12.2011.

9. TORZIJA GREDE

TORZIJA GREDE – PRIMERI

PRIMER 1. Za konzolni nosač opterećen jednako-podeljenim momentom torzije prema skici:

a) odrediti σmax i τmax u konzoli, ako je poprečni presek 1-1 zadati pravougaoni presek. b) odrediti θmax i φmax ako je G = 80 GPa.

a) Crtanje dijagrama sila u preseku (presečnih sila) Analitičko određivanje funkcije ( )xM t iz diferencijalne veze presečnih sila i opterećenja

( )

tt m

dxxdM

−= tt m

dxdM

−= ( ) 10

CdxmMx

tt +−= ∫

( ) ( )xlMxM tt −⋅== 30 Mt

( ) kNm84300 =⋅== lMM tmax,t Dijagram se može i direktno nacrtati primenjujući pravila iz Mehanike (koja su saglasna sa diferncijalnim vezama i iz njih i proističu) uočavanjem određenih preseka i redukcijom spoljašnjih sila sa dela preseka na kome su sve sile poznate. Određivanje geometrijskih karakteristika poprečnog preseka Pošto je presek pravougaonog preseka potrebno je iz date tabele odrediti vrednosti koeficijenata za određivanje neophodnih geometrijskih karakteristika. Vrednosti u tabeli zavise od odnosa duže i kraće stranice pravougaonika (c je duža stranica, b je kraća stranica).

22040

==bc ⇒ iz tabele _____=α , _____=β ____=γ

332, cm 1094.3__________________ ⋅==⋅⋅= cbW Bt β

332

, cm 1094.4__________________ ⋅==⋅⋅= cbW Ct γ

342, cm 1094.3__________________ ⋅==⋅⋅= cbW Bt β

Page 3: 9.TORZIJA GREDE-OTPORNOST

OM1 V10 V11 Ime i prezime: Index br: 3 05./06.12.2011. 12./13.12.2011.

Sračunavaju se naponi za tačke B i C (odnosno i za simetrično postavljene tačke u odmosu na težište B' i C' )

MPa3.21 Pa103.21_______________ 6

,,max =⋅====

Bt

tBx W

Mττ

MPa017 Pa100171010944

1084 663

3

...W

M

C,t

tC,x =⋅=

⋅⋅⋅

== −τ

Analiza napona tačka B:

MPa321.maxzxxzB,x ==== ττττ stanje napona je ravno (čisto smicanje) napregnuti elemenat konstrukcija Mohr-ovog kruga

MPa32121 .zxxzmax ====−= τττσσ b) Ugao obrtanja se određuje iz definicione relacije

( )t

t

GIxM

dxd

==θϕ

Množenjem sa dx i integracijom leve i desne strane izraza dobija se

( ) ( ) ( ) 2

3

22 ____________1030_____________ CIG

CdxIG

CdxIGxMx

ttt

t +⋅⋅⋅

=+⋅

=+⋅

= ∫∫ϕ

Konstanta 2C se određuje iz graničnog uslova za ϕ (iz poznate vrednosti ϕ u nekom preseku - analizom veza datog nosača) Levi kraj je uklješten pa je sprečeno obrtanje krajnjeg levog preseka : granični uslov: ( ) 00 =ϕ ⇒ 02 =C

Page 4: 9.TORZIJA GREDE-OTPORNOST

OM1 V10 V11 Ime i prezime: Index br: 4 05./06.12.2011. 12./13.12.2011.

( ) 2

23

21030 CxxlIG

xt

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⋅⋅

⋅⋅

( ) rad 1001.2_____________________2

1030 323

max ⋅==⋅⋅⋅

==l

IGl

t

ϕϕ

Ugao torzije θ je direktno zavisan od vrednosti tM kao presečne sile u nekom preseku pa se maksimalna vrednost za θ dobija u preseku u kome je tM maksimalno:

____ 1044.110103.71080

1084 3_4_

_max

max ⋅=⋅⋅⋅⋅

⋅==

tGIMθ

PRIMER 2. Konzolni nosač je opterećen na kraju momentom torzije Mt = 240 kNm, kako je to skicom pokazano. Dimenzionisati nosač ako je σdoz = 12 MPa, a nosač je pravougaonog poprečnog preseka, odnosa stranica c/b= 7/5. Za tako dimenzionisan nosač odrediti obrtanje kraja konzole ako je G = 80 GPa.

Geometrijske karakteristike:

⎪⎩

⎪⎨

======

==2576.0________________________________2264.0________________________________

1842.0____________________________________

57

γβα

bc

43 258.0________0.1842c bbIt ⋅=⋅== α

32

, .3170_______0.2264c bbW Bt ⋅=⋅== β

Page 5: 9.TORZIJA GREDE-OTPORNOST

OM1 V10 V11 Ime i prezime: Index br: 5 05./06.12.2011. 12./13.12.2011.

Dimenzionisanje:

dozBt

t

WM στσ ≤==

,maxmax

32, m102_________ −⋅===

oz

tpott

MWσ

⇒≥ pottt WW , 23 102317.0 −⋅≥b

cm _______m 3981.0317.0102

32

==⋅

≥−

b

cm 734.55_______57

=⋅≥c usvojeno ____=

bc

ugao obrtanja:

______________________==

t

t

GIlMϕ

rad102261 3−⋅=ϕ .

PRIMER 3. Kružni poprečni presek opterećen je ekscentričnom silom pritiska od 10 kN u tački A i momentom torzije Mt = 1 kNm. Odrediti σmax  i σmin i u tačkama u kojima se javljaju ove vrednosti napisati tenzor napona u koordinatnom sistemu xyz.

(U zadacima u okviru Otpornosti materijala u kojima je težište na analizi ekscentričnog naprezanja očekuje se da studenti primene postupak objašnjen u poglavlju o ekscentričnom naprezanju - na primer položaj neutralne ose preko izvedenog izraza za odsečke, upotreba jedinstvenog izraza za određivanje napona u kome figurišu ekscentriciteti napadne tačke sile i poluprečnici inercije – jer ti zadaci treba da pokažu da li su studenti savladali datu oblast. Samo primena ovog postupka će nositi puni broj predvidjenih poena za takav zadatak)

Page 6: 9.TORZIJA GREDE-OTPORNOST

OM1 V10 V11 Ime i prezime: Index br: 6 05./06.12.2011. 12./13.12.2011.

444

cm 9.78534

104

====ππRII zy

444

0 cm 93.157072

102

===ππRI

22 cm 15.314== πRF

kNm 5.0_________ ==nM

kN 10−=N

Komponentalni naponi:

( )kPa 626.636319.318___________________________, m−==⋅−= tI

MFN

n

nCBxσ

kPa 307.318=C

kPa 94.954−=Bxσ

kPa 636_____________________

0max =⋅== R

IM tτ

Analiza napona tačka B:

kPa 9.954−=xσ kPa 636−=xnτ

22

2/1 )2

(2 xn

xx τσσσ +±=∗

_________________________2/1 =σ

kPa 3181 =σ 02 =σ kPa 12723 −=σ TENZORI NAPONA

tačka C:

ZA TAČKE B i C

kPa 318=xσ kPa 636=xnτ

______________________)2

(2

222/1 =+±=∗

xnxx τσσσ

kPa 5.8141 =σ 02 =σ kPa 5.4963 −=σ

kPa 5.8141max == Cσσ kPa 12723min −== Bσσ

Page 7: 9.TORZIJA GREDE-OTPORNOST

OM1 V10 V11 Ime i prezime: Index br: 7 05./06.12.2011. 12./13.12.2011.

ZA DOMAĆI ZADATAK URADITI DRUGU VARIJANTU ZADATKA SA UTICAJEM GDE SE DEO UTICAJA OD EKSCENTRIĆNOG NAPREZANJA RADI KAKO JE PRIKAZANO U POGLAVLJU O EKSCENTRIČNOM NAPREZANJU (SAMO TAJ DEO)