Organizace výuky. Přednášející: Doc. Ing. Vít Šmilauer, Ph.D., B312 Konzultační hodiny St (po domluvě i jindy)

Podobné dokumenty
Organizace výuky. Přednášející: Doc. Ing. Vít Šmilauer, Ph.D., B312 Konzultační hodiny St (po domluvě i jindy)

Princip virtuálních posunutí (obecný princip rovnováhy)

Princip virtuálních posunutí (obecný princip rovnováhy)

Princip virtuálních prací (PVP)

Přednáška 08. Obecná trojosá napjatost. Napětí statické rovnice Deformace geometrické rovnice Zobecněný Hookeův zákon Příklad zemní tlak v klidu

Platnost Bernoulli Navierovy hypotézy

Kinematická metoda výpočtu reakcí staticky určitých soustav

Jednoosá tahová zkouška betonářské oceli

Redukční věta princip

Platnost Bernoulli Navierovy hypotézy

Přednáška 08. Obecná trojosá napjatost

Rekapitulace princip virtuálních sil pro tah/tlak

Jednoosá tahová zkouška betonářské oceli

Přednáška 10. Kroucení prutů

Vícerozměrné úlohy pružnosti

Přednáška 01 PRPE + PPA Organizace výuky

Přednáška 01 Úvod + Jednoosá napjatost

Integrální definice vnitřních sil na prutu

Přednáška 10. Kroucení prutů

SMA2 Přednáška 09 Desky

SMA2 Přednáška 08. Symetrické konstrukce Symetrické a anti(sy)metrické zatížení Silová metoda a symetrie Deformační metoda a symetrie Příklady

Přednáška 05. Vybočení ideálně přímého prutu Vybočení prutu s počáteční deformací Okrajové podmínky a staticky neurčité případy Příklady

SMA2 Přednáška 08. Symetrické konstrukce Symetrické a anti(sy)metrické zatížení Silová metoda a symetrie Deformační metoda a symetrie Příklady

Přednáška 10. Kroucení prutů

Přednáška 09. Smyk za ohybu

Vícerozměrné úlohy pružnosti

Přednáška 1 Obecná deformační metoda, podstata DM

Přibližné řešení úloh mechaniky

Rovnoměrně ohýbaný prut

Stavební mechanika 1 - K132SM1 Structural mechanics

Složené soustavy v rovině, stupně volnosti

Stupně volnosti a vazby hmotných objektů

Vybrané metody řešení soustavy rovnic. Podmínky rovnováhy či ekvivalence vedou často na soustavu rovnic, např.

PRUŽNOST A PEVNOST II

Pružnost a pevnost. zimní semestr 2013/14

Nelineární analýza materiálů a konstrukcí (V-132YNAK) Přednáška 2 Princip metody konečných prvků

Pružnost a plasticita II CD03

FAKULTA STAVEBNÍ NELINEÁRNÍ MECHANIKA. Telefon: WWW:

FAKULTA STAVEBNÍ. Telefon: WWW:

Ing. Jitka Řezníčková, CSc., Ing. Jan Šleichrt, Ing. Jan Vyčichl, Ph.D.

Martin NESLÁDEK. 14. listopadu 2017

Název materiálu: Hydrostatická tlaková síla a hydrostatický tlak

Základy matematické teorie pružnosti Tenzor napětí a tenzor deformace Statické (Cauchyho) rovnice. Geometrické rovnice

Autor: Vladimír Švehla

Metoda konečných prvků Charakteristika metody (výuková prezentace pro 1. ročník navazujícího studijního oboru Geotechnika)

Lokalizace QGIS, GRASS

TENSOR NAPĚTÍ A DEFORMACE. Obrázek 1: Volba souřadnicového systému

Téma 12, modely podloží

PRUŽNOST A PLASTICITA I

Zde je uveden abecední seznam důležitých pojmů interaktivního učebního textu

Rozdíly mezi MKP a MHP, oblasti jejich využití.

Pružnost a pevnost I

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

2.2 Mezní stav pružnosti Mezní stav deformační stability Mezní stav porušení Prvek tělesa a napětí v řezu... p03 3.

Nauka o materiálu. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

ANALÝZA KONSTRUKCÍ. zimní semestr

Rastrová reprezentace geoprvků model polí Porovnání rastrové a vektorové reprezentace geoprvků Digitální model terénu GIS 1 153GS01 / 153GIS1

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

Pružnost a pevnost (132PRPE) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady. Část 1 - Test

Pružnost a pevnost (132PRPE), paralelka J2/1 (ZS 2015/2016) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady.

ANALÝZA KONSTRUKCÍ. zimní semestr

Pružnost a pevnost. 2. přednáška, 10. října 2016

KONSTITUČNÍ VZTAHY. 1. Tahová zkouška

Tutoriál programu ADINA

ZDM PŘÍMÉ NOSNÍKY. Příklad č. 1. Miloš Hüttner SMR2 ZDM přímé nosníky cvičení 09. Zadání

Postup při výpočtu prutové konstrukce obecnou deformační metodou

Téma 1 Úvod do předmětu Pružnost a plasticita, napětí a přetvoření

Rovinná úloha v MKP. (mohou být i jejich derivace!): rovinná napjatost a r. deformace (stěny,... ): u, v. prostorové úlohy: u, v, w

Cvičení 7 (Matematická teorie pružnosti)

Téma 3 Úvod ke staticky neurčitým prutovým konstrukcím

Analýza stavebních konstrukcí

PostGIS Topology. Topologická správa vektorových dat v geodatabázi PostGIS. Martin Landa

Statika soustavy těles.

Nosné desky. 1. Kirchhoffova teorie ohybu tenkých desek (h/l < 1/10) 3. Mindlinova teorie pro tlusté desky (h/l < 1/5)

písemky (3 příklady) Výsledná známka je stanovena zkoušejícím na základě celkového počtu bodů ze semestru, ze vstupního testu a z písemky.

Analýza stavebních konstrukcí

7 Lineární elasticita

Projevy dotvarování na konstrukcích (na úrovni průřezových modelů)

Prizmatické prutové prvky zatížené objemovou změnou po výšce průřezu (teplota, vlhkost, smrštění )

Pružnost a plasticita CD03

ANALÝZA KONSTRUKCÍ. 5. přednáška

ZÁKLADNÍ ÚLOHY TEORIE PLASTICITY Teoretické příklady

Lineární stabilita a teorie II. řádu

7. Základní formulace lineární PP

Stavební mechanika přednáška, 10. dubna 2017

Definujte poměrné protažení (schematicky nakreslete a uved te jednotky) Napište hlavní kroky postupu při posouzení prutu na vzpěrný tlak.

PostGIS Raster. Správa rastrových dat v geodatabázi PostGIS. Martin Landa. 155UZPD Úvod do zpracování prostorových dat, zimní semestr

Zjednodušená deformační metoda (2):

1 Přesnost metody konečných prvků

Konstrukční systémy vícepodlažních budov Přednáška 5 Stěnové systémy Doc. Ing. Hana Gattermayerová,CSc Obsah

12. Prostý krut Definice

Analýza stavebních konstrukcí

ČVUT UPM 6/2013. Eliška Bartůňková

1 Ohyb desek - mindlinovské řešení

Stavební mechanika 3 132SM3 Přednášky. Deformační metoda: ZDM pro rámy s posuvnými styčníky, využití symetrie, výpočetní programy a kontrola výsledků.

PŘÍHRADOVÉ KONSTRUKCE PŘÍHRADOVÉ KONSTRUKCE PRUTOVÉ SOUSTAVY

Numerické metody. Numerické modelování v aplikované geologii. David Mašín. Ústav hydrogeologie, inženýrské geologie a užité geofyziky

Nelineární problémy a MKP

Příklad oboustranně vetknutý nosník

Náhradní ohybová tuhost nosníku

Transkript:

SMA Přednáška Informace o předmětu Energie vnějších a vnitřních sil Virtuální energie vnějších a vnitřních sil Princip virtuálních prací a sil Příklady Copyright (c) Vít Šmilauer Czech Technical University in Prague, aculty of Civil Engineering, Department of Mechanics, Czech Republic Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GU ree Documentation icense, Version. or any later version published by the ree Software oundation; with no Invariant Sections, no ront-cover Texts, and no Back-Cover Texts. A copy of the license is included in the section entitled "GU ree Documentation icense" found at http://www.gnu.org/licenses/

Organizace výuky Přednášející: Doc. Ing. Vít Šmilauer, Ph.D., B3 Konzultační hodiny St 9.5.3 (po domluvě i jindy) Webové stránky předmětu http://mech.fsv.cvut.cz Stránky předmětů SMA nebo https://mech.fsv.cvut.cz/homeworks/student/ SMA Domácí úkoly, přednášky, podmínky zápočtu a zkoušky Podmínky pro udělení zápočtu: 8 domácích úkolů Včasné odevzdání cvičícímu a na webových stránkách, semestrální testy, min. 4 bodů/34 Zkouška: Zápočtové testy (34) zkouškový test (3) příklady (36) = bodů, doplňkové ústní otázky

SMA Organizace výuky ávaznost na minulé předměty (co je nutné znát): SMA reakce, průběhy vnitřních sil na staticky určitých (složených) konstrukcích, průřezové charakteristiky PRA analýza napjatosti prutů (tahtlak, šikmý ohyb, kroucení), diferenciální rovnice ohybu prutu Zapsaných Zápočet udělen Úspěšnost získání zápočtu Zkouškových pokusů-účast Známku A-E získalo Pokusů/úspěch Úspěšnost (známka A-E) A (%) B (%) C (%) D (%) E (%) na 3. pokus 4 7 86.3% 37 9.95 79.% 3.7% 3.7% 3.6% 3.% 7.9% 7 5 7.8% 97 43.6 59.7%.% 6.% 6.% 3.% 3.% 6 8 7 8.7% 96 54.9 74.% 4.5% 7.8% 8.6% 37.%.% 69 55 79.7% 37.97 53.6%.7%.8% 8.9% 43.% 4.3% <8 39 4 89.5% 349 9.83 79.9% 4.7%.5% 8.8% 38.7% 7.3% 77 54 7.% 8 49. 63.6%.% 8.%.4% 46.9%.4% 97 45 73.6% 55 4.6 6.9% 6.5%.5% 7.7% 37.% 8.% 5 73 5 68.5% 75 5.5 68.5%.% 6.% 34.% 36.% 4.% 63 34 8.% 8.86 7.4%.5% 3.6% 7.8% 33.% 33.% 4 65 4 64.6% 67 33.3 5.8%.% 6.%.% 48.5% 33.3% 6 54 46.6% 6 84.5 7.4% 3.6%.7% 3.8% 35.7% 7.9% 3 3

Exkurze pro vynikající studenty Studenti se zkouškami A až B ze SMA, PRA a SMA budou pozváni na exkurzi po zajímavých stavebních objektech v Praze Exkurze Strahovský klášter..5 (a 3..5) Malostranská beseda 3..7 4

SMA Sylabus áplní SMA je výpočet přetvoření na konstrukcích řešení staticky neurčitých konstrukcí Princip virtuálních prací (PVP) Princip virtuálních sil (PVs) Výpočet přetvoření staticky určitých konstrukcí Bettiho, Maxwelova věta Silová metoda, staticky neurčité konstrukce Princip virtuálních posunutí (PVp) Deformační metoda, staticky neurčité konstrukce Matice tuhosti prutu a konstrukce Metoda konečných prvků Analýza desek 5

SMA literatura P. Konvalinka et al.: Analýza stavebních konstrukcí příklady, ČVUT, 9 V. Kufner, P. Kuklík: Stavební mechanika 3, ČVUT, 998 P. Kuklík, V. Blažek, V. Kufner: Stavební mechanika 4, ČVUT, K. Klepáčová, V. Kufner: Stavební mechanika 4: Příklady staticky neurčitých konstrukcí, ČVUT, 999 J. Kadlčák, J. Kytýr: Statika stavebních konstrukcí II., VUTIUM, 9 T.H.G. Megson: Structural and Stress Analysis, Elsevier, 5 M.H. Saad: Elasticity Theory, Applications, and umerics, Elsevier, 5 W.M.C. McKenzie: Examples in Structural Analysis, Taylor & rancis, 6 R. Szilard: Theories and Applications of Plate Analysis, John Wiley & Sons, 4 6

Energie vnějších sil pro lineárně elastický materiál Síla [] Jednoosý tah E,A = x u= EA u=ku A B EA Předpokládáme lineární pole posunů na prutu. uf f Komplementární (doplňková) energie vnějších sil We EA (Prostá) energie vnějších sil We C O uf Posun [m] EA W e = u du= uf = f Plocha OCB EA f EA W = u d = f= uf Plocha OAB EA e Pro lineárně elastický materiál W e =W e W e u = Castiglianův první teorém u W e =u Crotti-Engesserův teorém Castiglianův druhý teorém (důkaz přes energii deformace prutu) W e =u Umíme vypočítat posun pouze v místě a směru síly (bohužel nikde jinde) 7

Příklad určete svislý posun styčníku b Prozatím použijeme Castiglianův druhý teorém a c S3 S 6o wb S b 6o EA = konst. [ ] W e = Si = EA i EA W e 3 =wb = 4 EA 3 = [J] EA 4 Za okamžik zavedeme princip virtuálních sil, kterým vypočteme libovolnou deformaci na konstrukci mnohem elegantněji. Castiglianova myšlenka zůstane stejná. 8

Hustota prosté a doplňkové energie deformace Ze zákona zachování energie plyne, že energie dodaná vnějšími silami musí být obsažena v objemu prutu. Pro materiálový bod zavádíme pojem hustota (potenciální) energie deformace W. / V EA Eu u W= u = = σε A W = EA = = σε A A EA W =σ ε W W =W pro lineárně elastický materiál Indexy f jsou pro přehlednost vynechány. [Pa] f Komplementární (doplňková) hustota energie deformace W A B E C O (Prostá) hustota potenciální energie deformace W Energii vnitřních sil získáme integrací hustoty energie f [ ] W i= V W d V Pozn. Pro lineárně elastický materiál s nulový počátečním napětím a deformací (na tomto obrázku) se často nerozlišuje mezi doplňkovou a prostou hustotou, protože platí W=W. 9

Princip virtuálních sil (obecný princip spojitosti) Skutečný stav E,A x u E,A Virtuální stav δ W e =u x (Komplementární, doplňková) virtuální práce vnějších sil We uu EA u O skutečná síla na prutu u skutečný posun konce prutu virtuální (myšlená) síla, která nezávisí na skutečných silách a má libovolnou velikost (nenarušuje lineární systém) u virtuální posun, který plyne ze zvolené σ u E δ W = V ε σ d V i (Komplementární, doplňková) virtuální práce vnitřních sil Wi O ε Pozn. Princip virtuálních posunutí (přemístění) bude použit pro odvození deformační metody poději.

Princip virtuálních sil (metoda jednotkových sil) Pro tažený/tlačený prut z lineárně elastického materiálu platí δ W i = V ε σ d V = A d x= dx EA A EA δ W e =u ( ) ( =δw δ W = d x u = EA i e ) ε d x u = ( ui u ) = Z rovnosti komplementárních virtuálních prací sil plyne spojitost posunů. Pozn.: Virtuální veličiny u,, jsme prozatím uvažovali pouze na okraji prutu jako okrajovou podmínku. Průběhy virtuálních veličin po délce prutu jsme dopočetli za známých vztahů. Obecně jsou to však variace funkcí u(x), (x), které mají význam ve variačních metodách a v přibližném řešení úlohy, např. v metodě konečných prvků. unkcionál potenciální energie a princip minima potenciální energie je právě základem přibližných metod mechaniky.

Příklad posun styčníku příhradové konstrukce wb Skutečný stav S3 6o wb W e = w b S b EA = konst. S c a 6o Virtuální stav [ ] 3 dx dx= = EA 3 4 EA EA 3 3 EA 3 3 3 W e = W i w b= 4 EA W i = Stejný výsledek jako pro při použití Castiglianova teorému.

Příklad posun styčníku příhradové konstrukce uc Skutečný stav Virtuální stav uc wb δ W e = u c 3 dx = 6 EA EA 3 3 δ W e =δw i u c = 6 EA δ W i = 3

Rekapitulace princip virtuálních sil pro tah/tlak Těleso spojité před deformací zůstává spojité i po deformaci tehdy a jen tehdy, jestliže doplňková virtuální práce sil vnitřních se rovná doplňkové virtuální práci sil vnějších pro libovolný virtuální silový stav. W i = W e Použití principu virtuálních sil: Ověření spojitosti (kompatibility) tělesa Výpočet neznámého posunu, natočení Výpočet neznámého vzájemného posunu, natočení Určení neznámé síly z přetvárné podmínky, tj. řešení staticky neurčitých konstrukcí 4

Otázky. Musí se energie vnějších sil vždy rovnat energii vnitřních sil? Co lze vyvodit z nerovnosti virtuální vnitřní a vnější doplňkové energie?. apište vztahy pro doplňkovou energii vnitřních sil, hustotu doplňkové energie deformace a doplňkovou virtuální práci vnitřních sil pro jednoosý tah. 3. Ve kterých případech se prostá energie deformace rovná doplňkové energii deformace? 4. Co lze říci o spojitosti deformací na pružném tělese, pokud se vnitřní a vnější doplňkové virtuální práce rovnají? 5. Umíme pomocí principu virtuálních sil vypočítat posun na libovolném styčníku příhradové konstrukce? 6. Jaká bude skutečná energie vnitřních sil, pokud dojde k poklesu podpory na staticky určité konstrukci? 7. Jaká bude skutečná energie vnitřních sil, pokud dojde k rovnoměrnému oteplení několika prutů na staticky určité konstrukci? Vytvořeno / v OpenOffice 3., Ubuntu.4, Vít Šmilauer. 5