navody pap 2007
TRANSCRIPT
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 1
NÁVODY NA RIEŠENIE ÚLOH PRUŽNOSTI A PEVNOSTI (Pomocný učebný text pre študentov denného a externého štúdia na technickej fakulte SPU v Nitre)
Nitra 2009 Ing. Jozef Rédl, PhD.
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 2
1. Úlohy riešené v pružnosti a pevnosti
Medzi hlavné úlohy pružnosti a pevnosti patria :
a) Odvodiť matematický aparát aby bolo možné dimenzovať rozmery konštrukčného prvku tak,
aby rozmery konštrukčného prvku boli minimalizované a zároveň aby konštrukčný prvok pri
nadimenzovaných rozmeroch mohol byť namáhaný maximálnym prevádzkovým zaťažením,
tak aby počas predpísanej doby životnosti mohol konštrukčný prvok vykonávať svoju funkciu
v konštrukčnom celku spoľahlivo a bez porúch.
b) Zisťovať deformácie konštrukčných prvkov, ktoré sú namáhané základnými druhmi namáhania
alebo kombinovanými druhmi namáhania. Podľa predpísaného rozsahu učebných osnov pre
bakalársky stupeň štúdia sa budeme v tomto dokumente zaoberať deformáciami (priehybmi)
nosníkov, ktoré sú zaťažené ohybom.
c) Zisťovanie osových síl a reakčných síl a momentov pri staticky neurčitých úlohách.
2. Dimenzovanie rozmerov konštrukčných prvkov Pre každý základný typ namáhania boli na prednáškach odvodené podmienky pevnosti a podmienky
tuhosti. Dimenzovanie je založené na použití podmienok pevnosti. Pre základné druhy namáhania sú
podmienky pevnosti nasledovné.
Namáhanie Podmienka pevnosti Jednotky
Ťah-Tlak min
max
S
Fdov
2;m
NPa
Šmyk-Strih min
max
S
Tdov
2;m
NPa
Krut min
max
k
Kdov W
M
3
.;
m
mNPa
Ohyb min
max
O
Odov W
M
3
.;
m
mNPa
Kde význam jednotlivých premenných je nasledovný :
dov dovolené normálové napätie
dov dovolené šmykové napätie Fmax maximálna sila Tmax maximálna strižná sila Smin minimálna plocha prierezu Mkmax maximálny krútiaci moment ( s indexom o je pre ohyb) Wkmin minimálny prierezový modul ( s indexom o je pre ohyb)
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 3
2.1 Dimenzovanie na prostý ťah-tlak
Úlohou je určiť minimálny prierez tyče , ktorá je namáhaná osovou silou F (viď. Obr.1). Pre tyč
uvažujeme kruhový prierez. Podmienka pevnosti pre ťah-tlak je min
max
S
Fdov [1]
Plocha kruhu je 4
. 2dS
[2]. Pokiaľ chceme nájsť najmenší možný prierez
(najmenší možný priemer tyče), zmení sa rovnica [2] na tvar : 4
. 2min
min
dS
[3].
Ak dosadíme rovnicu [3] do rovnice [1], upravíme a vyjadríme minimálny
priemer tyče dostaneme podmienku v tvare : dov
Fd
.
.4 maxmin [4]. dov určíme zo
strojníckych tabuliek podľa platnej normy STN, pre zvolený typ materiálu. Reálne
potom volíme priemer tyče, ktorý je najbližší väčší údaj v norme STN voči
vypočítanému priemeru. Je nutné výpočet doplniť o informáciu, že podľa STN XXX.XXX volím
priemer tyče d= hodnota [jednotka].
2.2 Dimenzovanie na prostý krut
Podmienka pevnosti pre krut je min
max
k
Kdov W
M [5]. minkW je minimálny prierezový modul. Pre jednotlivé
profily materiálov sú vzťahy pre prierezové moduly uvedené v strojníckych tabuľkách. Tu uvediem len
niektoré (viď. Tab.1). Majme hriadeľ zaťažený podľa
obr. 2. Máme určiť priemer hriadeľa d .
Použijeme podmienku pevnosti min
max
k
Kdov W
M .
Prierezový modul minkW pre kruhový prierez zistíme
z tabuliek a symboliku označenia upravíme do tvaru :
16
. 3min
min
dWk
[6]. Vzťah [6] dosadíme do vzťahu [5]
upravíme a vyjadríme priemer dmin. Výsledný
podmienka bude mať tvar : 3max
min .
.16
dov
KMd
. Ak za Mkmax dosadíme MkB podmienka prejde do tvaru
: 3min .
.16
dov
kBMd
[m]. dov určíme zo strojníckych tabuliek pre zvolený druh materiálu. Reálne potom
volíme priemer hriadeľa, ktorý je najbližší väčší údaj v norme STN voči vypočítanému priemeru. Je nutné výpočet doplniť o informáciu, že podľa STN XXX.XXX volím priemer hriadeľa d= hodnota [jednotka].
obr.1
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 4
Tab.1.
2.3 Dimenzovanie nitových spojov
Vzťahy pre dimenzovanie nitových spojov sú uvedené v každých strojnícky tabuľkách. Výpočet je
možné realizovať z týchto hľadísk :
a) z hľadiska šmykovej pevnosti spojovacích častí (nitov),
b) z hľadiska merného tlaku medzi spojovacou časťou (driek nitu) a spojovaným materiálom – tu
sa jedná o pevnosť v otlačení.
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 5
2.3.1 Výpočet z hľadiska šmykového namáhania
Predpokladáme, že rozloženie napätí je rovnomerné.
Majme nitový spoj namáhaný podľa obr.3.
Použijeme podmienku pevnosti v tvare min
max
S
Tdov [7].
Plocha prierezu nitu je 4
. 2dS
. Tento tvar upravíme na tvar
4
. 2min
min
dS
[8]. Vzťah [8] dosadíme
do vzťahu [7] upravíme a vyjadríme minimálny priemer nitu pre nitový spoj. Potom podmienka prejde
do tvaru :
dov
Td
.
.4 maxmin . Pokiaľ je nitový spoj viacstrižný a spoj dimenzujeme pre viac nitov potom podmienka
bude : dovni
Td
...
.4 maxmin [9], kde i je počet nitov a n je počet strižných rovín. Strižnou rovinou sa
myslí rovina medzi dvomi spojovanými materiálmi. Vyjadrením i z rovnice [9] môžeme vypočítať
potrebný počet nitov ak už máme zvolený priemer nitu. Za Tmax dosadíme F.
2.3.2 Výpočet z hľadiska na otlačenia
Pre jednostrižný nitový spoj (obr.3) bude podmienka pre hrúbku plechu v tvare : diP
Tt
otdov .,
maxmin , kde
tmin je minimálna hrúbka spojovaného plechu. Hodnota Pdov,ot sa volí 2-2,5 násobok príslušného
namáhania spojovaného materiálu v tlaku podľa STN . Ak je pevnosť v tlaku spojovaného materiálu
a nitov rôzna , do úvahy sa berie pevnosť slabšieho materiálu.
3. Zisťovanie deformácie konštrukčných prvkov
3.1 Zisťovanie priehybu nosníkov zaťažených na ohyb
Priehyb nosníkov určuje podľa týchto základných metód:
a) Približná diferenciálna rovnica priehybovej čiary,
b) Mohrova metóda,
c) Catiglianove vety.
Predtým ako začneme s výkladom použitia jednotlivých metód, musíme si objasniť určovanie
priebehov ohybových momentov a priečnych síl zaťažených staticky určitých nosníkov. Tu je
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 6
potrebné zdôrazniť, že je nutné si zopakovať základné poznatky zo statiky. Názorne uvedieme
príklad. Majme jednoduchý staticky určitý nosník zaťažený podľa obr.4.
Základný postup si zhrnieme do týchto bodov :
1) Analýza úlohy : je nosník staticky určitý alebo nie ? V bode A je krivková väzba, ktorá odoberá
dva stupne voľnosti (to znamená, že pri uvoľňovaní nosníka v bode A budú dve neznáme
reakcie, v bode B je plošná väzba, ktorá odoberá jeden stupeň voľnosti. Spolu sú to tri stupne
voľnosti. Na výpočet reakcií v bodoch A, B potrebujem statické podmienky rovnováhy
: 0,0,0 MFF yx . Sumu momentov môžeme určiť k bodu A, B. Vidíme, že
počet neznámych reakcií je totožný s počtom statických podmienok rovnováhy, to znamená že
úloha je staticky určitá.
2) Uvoľnenie nosníka a výpočet reakcií : uvoľnenie znamená nahradiť väzby príslušnými
reakciami. Počet reakcií pre jednotlivé väzby sme popísali už v bode 1. Smery reakcií si vždy
volíme kladne. Vo výpočte potom
výsledok určí či sme zvolili správne.
Pokiaľ sme si zvolili reakcie kladne
a vo výpočte nám vyšli záporne,
znamená to že reálny smer reakcií je
opačný ako sme si zvolili. Pokiaľ vo výpočte vyšli reakcie kladne znamená to že smery reakcií
zostávajú tak ako sme si ich zvolili. Uvoľnený nosník je na obr.5. Podmienky rovnováhy
môžeme písať v tvare: 0:0 Axx RF , 0:0 BAyy RFRF ,
0.2
.:0 lRl
FM BA , 02
..:0 lFlRM AyB . Z rovnice AM vyjadríme
2
FRB
a z rovnice BM vyjadríme 2
FRAy . Keďže 0AxR výsledná reakcia v bode A bude
22AyAxA RRR a teda AyA RR .
3) Stanovenie priebehu ohybových momentov a priečnych síl: postup je založený na aplikácií
myslených rezov vykonaných na nosníku a to tak, že myslený rez je vždy medzi dvoma
pôsobiskami síl(reakcií, momentov). Potom vždy voči bodu rezu stanovíme moment v súlade
s princípmi statiky , orientácie súradnicovej sústavy a v súlade s dohodnutým kladným
zmyslom otáčavého účinku síl (obr.6 ľavý horný roh). V našom prípade budeme mať dva
myslené rezy a to x1 ľubovoľne medzi bodom A (RA) a pôsobiskom sily F, a x2 medzi
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 7
pôsobiskom sily F a bodom B (RB).
Myslené rezy sú na obr.6. Jednotlivé
úseky nosníka sú označené I, II.
Urobíme myslený rez vo vzdialenosti
x1 .Od bodu rezu smerom doprava celý
úsek nosníka neberiem do úvahy
a v bode rezu si predstavíme že je
voľne otočný kĺb tak ako to je na obr.7. Potom voči bodu rezu určíme moment. Úsek
mysleného rezu môže nadobúdať hodnoty v
rozmedzí 2
0 1
lx , a moment voči bodu rezu
bude mať tvar : 11 .2
..1
xF
xRMI Ax . Vidíme, že
rovnica je rovnicou priamky a aby sme určili
priebeh priamky stačia nám dva body priamky. Použijeme na to hraničné body 2
0 1
lx . Po
dosadení do momentovej rovnice dostávame : ak 0:011 xMx , ak
4
.:
2 11
lFM
lx x .
Priebeh momentu na úseku nosníka I je určený bodmi v súradnicovej sústave a to [0,0] a
[2l
,4.lF
]. Súradnice vypočítame podľa zadaných hodnôt. Moment pre úsek II určíme
analogicky. Úsek mysleného rezu môže nadobúdať hodnoty v rozmedzí lxl
22. Podľa
obr. 8. potom môžeme písať moment voči
bodu rezu v tvare :
2... 222
lxFxRMII Ax . Po
dosadení hraničných bodov dostávame :
ak 4
.:
2 22
lFM
lx x a pre
0:22 xMlx . Priebeh momentu na úseku II je potom definovaný spojnicou bodov [
2l
,4.lF
]
a [0,0]. Na určenie priebehu priečnych síl použijeme Žuravského vetu v tvare dx
dMT x
x . Pri
derivovaní si treba uvedomiť, že v momentových rovniciach je konštanta RA a F. Derivujeme
vždy tie momentové rovnice v ktorých je premenná x.
AA
x Rdx
xRdT
1
1.1
,
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 8
2
22 2..
2 dx
lxFxRd
TA
x
, potom dostaneme22F
FF
FRA . Priebehy ohybových
momentov a priečnych síl nosníka sú na obr.9. Vidíme, že funkcie Tx1 a Tx2 sú funkcie priamky
danej číslom, v našom prípade veľkosťou reakcií RA a RB. Priebeh Tx1 je len v úseku 2
0 1
lx
a priebeh Tx2 je len v úseku lxl
22.
3.1.1 Približná diferenciálna rovnica priehybovej čiary
Zisťovanie priehybu a uhla sklonu dotyčnice k priehybovej čiare výpočtom približnej dif. rovnice
priehybovej čiary je založený na rovnici
z
x
JE
My
. [10] a
.x
z
Ty
E J . Venujme sa teraz len
určeniu priehybu z rovnice [10]. Rovnicu [10] upravme na tvar. xz
MJE
y.
1 [11]. Ak rovnicu [11]
integrujeme dostávame dxMJE
y xz
.
1. Na ľavej strane rovnice sa vplyvom integrácie zníži
stupeň derivácie a na pravej strane pribudne integračná konštanta C1. Potom dostávame
1.
1CdxM
JEy x
z
. Ďalšou integráciou dostávame 21.
1CdxCdxdxM
JEy x
z
.
Majme votknutý nosník zaťažený podľa obr.10.
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 9
obr.10.
Vzhľadom k tomu že počiatok súradnicovej sústavy je v bode B a my určujeme ohybový moment
v zápornej časti, bude rovnica pre ohybový moment voči bodu C na nosníku mať tvar xFM x . .
Dosadíme do rovnice [11] a dostávame : xFJE
yz
..
1 [12]. Rovnicu [12] integrujme dvakrát po
sebe a dostávame :
1
2
2.
.
1C
xF
JEy
z
[13],
21
3
.6
..
1CxC
xF
JEy
z
[14]. Aby sme mohli pokračovať ďalej musíme stanoviť integračné
konštanty z okrajových podmienok. Okrajové podmienky stanovíme nasledovne :
1) Ak x=L (bod C splynie s bodom A čiže sa presunie priamo do votknutia, kde je nulový
priehyb) potom y=0,
2) Ak x=L ,y=0 potom aj 0y , čiže 0 .
Dosadíme okrajové podmienky z bodu 1. do rovnice [13] a rovnicu [13] upravíme :
1
2
2... Cx
FyJE z , keďže 0y dostávame : 1
2
2.0 Cx
F z čoho 2
.2
1
lFC .
Dosadíme okrajové podmienky z bodu 2. do rovnice [14] a rovnicu [14] upravíme :
2
23
.2
.6
... Cll
Fl
FyJE z , keďže y=0 po úprave a vyjadrení budeme mať :
3.
3
2
lFC . Po dosadení integračných konštánt do rovnice[14] dostávame :
3.
26.
.
1 323 lFx
lF
xF
JEy
z
ak za x dosadíme l, čo je vlastne bod A (votknutie) dostávame priehyb
y=0. Ak chceme vypočítať priehyb v bode B (pôsobisko sily F) dosadíme x=0 a dostaneme zJE
lFy
..3
. 3
.
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 10
Ak chceme stanoviť uhol sklonu φ dotyčnice t voči priehybovej čiare, použijeme rovnicu [13] a okrajovú
podmienku z bodu 2. Potom dostávame : 1
2
2.0 Cl
F , z čoho integračná konštanta má tvar :
2.
2
1
lFC . Keďže y , dostávame
22
22 lF
xF . Ak za x dosadíme l, čo je vlastne bod A
(votknutie) dostávame 0 . Ak chceme vypočítať uhol sklonu v bode B (pôsobisko sily F) dosadíme
x=0 a dostaneme zJE
lF
..2
. 2
.
3.1.2 Mohrova metóda výpočtu priehybu
Základný postup je nasledovný :
1) zistíme funkcie priebehov ohybových momentov a priečnych síl reálneho nosníka,
2) vytvoríme fiktívny nosník, ktorý je z konštrukčného hľadiska identický voči reálnemu nosníku, ale
je zatiaľ bez zaťaženia,
3) fiktívny nosník zaťažíme spojitým bremenom, ktorého tvar je popísaný funkciou priebehu
ohybových momentov reálneho nosníka.
4) Ak chceme určiť priehyb v určitom bode reálneho nosníka, musíme určiť moment voči tomuto
bodu na fiktívnom nosníku.
5) Priehyb vypočítame podľa vzťahu : z
F
JE
My
. , kde FM je fiktívny moment,
6) Uhol sklonu dotyčnice vypočítame podľa vzťahu z
F
JE
T
. , kde FT je fiktívna priečna sila.
Aby sme metódu lepšie pochopili uvedieme si príklad nosníka z kapitoly 3.1 a obr.9, kde už máme
určené funkcie priebehov ohybových momentov a priečnych síl. Fiktívny nosník aj zo spojitým
zaťažením q je na obr.11. Aby sme mohli pokračovať ďalej najprv si určíme veľkosť fiktívnej sily QF.
2
.4
.l
lF
QF čo je vlastne obsah plochy trojuholníka, ktorý vytvára priebeh ohybového momentu.
8
2FlQF . Pôsobisko FQ je orientované do ťažiska T momentového trojuholníka. Najprv určíme
reakciu RAF a to zo statickej podmienky rovnováhy 0 FBM . Rovnica bude mať tvar :
02
.. l
QlR FAF, z čoho
16
. 2lFR
FA .
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 11
Pokiaľ chceme určiť priehyb v strede nosníka
(reálneho), musíme určiť moment voči bodu CF na
fiktívnom nosníku. Moment voči bodu CF bude mať
tvar 6
.2
.l
Ql
RMCFF FAC . Ešte určíme veľkosť sily
22
.4
. llF
QCF , čo je vlastne obsah trojuholníka
momentovej plochy. Po dosadení máme :
48
.
96
.
32
.
6.
16
.
2.
16
. 33322 lFlFlFllFllFM
FC .
Priehyb v strede reálneho nosníka bude ZJE
lFy
..48
. 3
.
Uhol sklonu dotyčnice bude ZJE
lF
..16
. 2
, lebo FAF RT .
3.1.3 Castiglianova metóda výpočtu priehybu
Z prednášky vieme, že práca, ktorá sa vykoná pri ohybe nosníka sa vypočíta zo vzťahu
L
xZ
dxMJE
A 2
..2
1 [15]. Výpočet priehybu nosníka sa vypočíta zo vzťahu
F
Ay
[16]a uhol
sklonu dotyčnice k priehybovej čiare sa vypočíta zo vzťahu M
A
[17]. Základný postup je
nasledovný :
1) Pokiaľ chceme určiť priehyb v konkrétnom bode nosníka, do tohto bodu musíme vložiť silu
00 F .
2) Pokiaľ chceme určiť uhol sklonu dotyčnice voči priehybovej čiare v konkrétnom bode ,
musíme do tohto bodu vložiť moment 00 M .
3) Zistiť funkciu priebehu ohybového momentu na nosníku, ktorý je zaťažený s vloženou nulovou
silou alebo nulovým momentom.
4) Vypočítať prácu podľa vzťahu [15].
5) Dosadiť a vypočítať rovnice [16] [17].
obr.11
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 12
Väčšinou sa priehyb počíta z rovnice, ktorá má tvar :
F
MJE
yL
xZ
2
..2
1
, rovnicu môžeme upraviť
na tvar
dx
F
MM
JEy
L
xx
Z
.
.
1 [18], a
dxM
MM
JE L
xx
Z
.
.
1 [19]. Pre lepšie pochopenie si
ukážeme príklad, ktorý sme riešili Mohrovou metódou. Vieme, že priebeh ohybového momentu
votknutého nosníka (obr.10) má tvar : xFM x . . Chceme určiť priehyb v koncovom bode nosníka
(pôsobisko sily F). Keďže v tomto bode už silu máme, nemusíme vkladať nulovú silu. Práca bude mať
tvar ZLZLZLZ JE
LFxF
JEdxxF
JEdxxF
JEA
..6
.
3..2
1.
..2
1.
..2
1 320322
02
02
. Hranice integrálu
sme stanovili v súlade so súradnicovou sústavou v rozmedzí <0,L> (viď. predchádzajúce riešenie tohto
príkladu). Dosadením do rovnice [15] dostávame :F
JE
LF
y Z
..6
. 32
. Musíme si uvedomiť, že pokiaľ
derivujeme podľa premennej F všetky ostatné premenné sú konštanty. Pre lepšie pochopenie to
upravíme na tento tvar : F
F
JE
Ly
Z
23
..6 (konštanty sme dali pred deriváciu). Po derivácii
dostávame : ZZ JE
LF
JE
LFy
..3
.
..6
..2 33
. (Vidíme, že výsledok je rovnaký s predchádzajúcim riešením).
Ešte si ukážeme výpočet uhla sklonu dotyčnice voči
priehybovej čiare v pôsobisku sily F. Do tohto bodu
musíme vložiť moment 0BM , tak ako to je na obr.
12. Vyjadríme ohybový moment voči myslenému
rezu vo vzdialenosti x. Rovnica bude mať tvar :
Bx MxFM . . Práca bude mať tvar :
dxMJE
AL
xZ0
2
.2
1, po dosadení za xM bude dxMxF
JEA
L
BZ 0
2..2
1. Výraz v hranatej
zátvorke upravíme a dostávame : dxMMxFxFJE
AL
BBZ 0
222 ...2..2
1, celú rovnicu integrujeme
a dostávame
02
02032 .
2..2
3.2
1LB
L
B
LZ
xMx
MFx
FJE
A . Po dosadení integračných hraníc
dostávame :
LMLMF
LF
JEA BB
Z
...3.2
1 223
2 . Takto upravený výraz môžeme dosadiť do
obr.12
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 13
rovnice [17] a dostávame : B
BBZ
M
LMLMFL
FJE
...
3.2
1 223
2
, ďalšou úpravou dostávame :
B
B
B
B
BZ M
LM
M
LMF
M
LF
JE
...3
.2
1 22
32
, jednotlivé parciálne derivácie budú :
03
32
BM
LF
,
1..... 22
2
LFM
MLF
M
LMF
B
B
B
B
,
0.2..
. 22
B
B
B
B
B MLM
ML
M
LM. Ak dosadíme do
hranatej zátvorky všetky parciálne derivácie dostávame : ZJE
LF
.2
. 2
, čo je samotný výsledok zhodný
s predchádzajúcim riešením.
4. Zisťovanie priebehu ohybových momentov a priečnych síl nosníkov s previsnutým koncom
Postup riešenia je identický s postupom uvedeným v kapitole 3.1 bod 3. Majme nosník zaťažený ako
to je na obr.13. V bode B rozdelíme nosník na dve časti. Jedna časť bude so spojitým bremenom
a bude končiť v bode B. Nakoľko sme odstránili prevísajúca časť so zaťažením toto je nutné
kompenzovať momentom MB , ktorý vložíme
do bodu B. Z odstráneného nosníka potom
vznikne votknutý nosník, tak ako to je na
obr.13. Priebehy ohybových momentov
a priečnych síl potom riešime pre každý
nosník samostatne a musí platiť, že MB= MBv.
obr.13
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 14
5. Zisťovanie priebehov ohybových momentov a priečných síl nosníkov zaťažených spojitým bremenom, ktoré je dané funkciou
Majme staticky určitý nosník (obr.14), ktorý zaťažený spojitým bremenom, ktoré je dané funkciou
0. .q q f a x , kde 0q je amplitúda funkcie, a je konštanta funkcie, x je argument funkcie. V takomto
prípade nie je možné stanoviť vektor tiaže spojitého bremena uvoľnením nosníka. V tomto prípade „
nosník neuvoľňujeme a nepočítame reakcie v bodoch A,B !!!!!!
Na stanovenie funkcie priebehu ohybového
momentu a priečnej sily použijeme výlučne
ŽURAVSKÉHO VETU v tvare
xdTq
dx [20] a x
x
dMT
dx [21] . Rovnicu [20]
upravíme na tvar xT qdx . Po dosadení
dostávame 0 .xT q f a x dx . Ak je v argumente funkcie ďalšia funkcia, alebo sa jedná o zloženú
funkciu je nutné riešiť integrál substitúciou v tvare .a x z , po derivovaní tejto rovnice a po vyjadrení
dostávame dz
dxa
. Po dosadením do integrálu dostávame 0x
dzT q f z
a . Výsledok dostávame
integráciou funkcie f z a spätnou substitúciou za z . Funkciu priebehu ohybového momentu
dostávame opätovným použitím Žuravského vety v tvare x xM T dx . Dosadením za xT
z predchádzajúceho vzťahu dostávame 0 .xM q f a x dx dx . Pokiaľ je aj funkcia xT zložená
funkcia, na výpočet použijeme substitúciu. Pre grafické znázornenie priebehov funkcií použijeme body
0, ,2
Lx x x L .
Obr.14
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE, TECHNICKÁ FAKULTA KATEDRA KONŠTRUOVANIA STROJOV
c.2009 Ing. Jozef Rédl,PhD. 15
6. Zisťovanie reakcií v staticky neurčitých nosníkoch použitím deformačnej podmienky
Majme staticky neurčitý nosník ako to je na obr. 15.
Reakciu v bode B vypočítame tak, že najprv vypočítame priehyb nosníka zaťaženého len spojitým
bremenom q (výsledok je 4
8Bq
Z
qly
EJ ). Potom
vypočítame priehyb nosníka, ktorý je zaťažený len
reakciou BR v bode B(výsledok je 3
3B
B BR
Z
R ly
EJ ).
Deformačná podmienka je v tvare 0B
B Bq Ry y ,
B
B BR qy y . Dosadením za jednotlivé priehyby a vyjadrením reakcie BR dostávame veľkosť hľadanej
reakcie v tvare 3
.8
R q l .
7. Ťažiská niektorých útvarov
Odporúčaná literatúra :
Pružnosť a pevnosť / Jozef Rédl ,SPU Nitra 2009. cena 2.90 €
Pružnosť a pevnosť / Peter Sklenka - Bratislava : Príroda, 1981 - 190 s.
Pružnost a pevnost 1 / Emanuel Hájek, Pavel Reif, František Valenta - Praha : Stát. nakl. techn. lit.,
1988 - 429 s.
Pružnosť a pevnosť / Daniel Zvada. - 1. vyd. - Nitra : Vysoká škola poľnohospodárska, 1991 - 213 s.
ISBN 80-7137-007-X
Uvedené tituly sa nachádzajú v univerzitnej knižnici.
www.slpk.sk
Aktualizované 09. 07. 2009
Obr.15
T
1
3L
2
3L
T
3
8L
T
3
4L