K618 FD ČVUT v Praze (pracovní verze). Tento materiál má pouze pracovní charakter a bude v průběhu semestru

Podobné dokumenty
Rotačně symetrická deska

Geometricky válcová momentová skořepina

Betonové konstrukce (S) Přednáška 3

Autor: Vladimír Švehla

Statika soustavy těles.

Zjednodušená deformační metoda (2):

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

OTÁZKY VSTUPNÍHO TESTU PP I LS 2010/2011

Linearní teplotní gradient

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

Kˇriv e pruty Martin Fiˇser Martin Fiˇ ser Kˇ riv e pruty

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

Osově namáhaný prut základní veličiny

Průhyb ocelového nosníku. Nezatížený a rovnoměrně zatížený nosník

Stavební mechanika přednáška, 10. dubna 2017

Vybrané okruhy znalostí z předmětů stavební mechanika, pružnost a pevnost důležité i pro studium předmětů KP3C a KP5A - navrhování nosných konstrukcí

OHYB (Napjatost) M A M + qc a + b + c ) M A = 2M qc a + b + c )

PRUŽNOST A PLASTICITA I

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

STATIKA STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ I

Cvičení 7 (Matematická teorie pružnosti)

TAH-TLAK. Autoři: F. Plánička, M. Zajíček, V. Adámek R A F=0 R A = F=1500N. (1) 0.59

Analýza stavebních konstrukcí

Předpjatý beton Přednáška 4

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

Pružnost a pevnost. 6. přednáška 7. a 14. listopadu 2017

Téma 8 Příčně zatížený rám a rošt

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.

Veronika Drobná VB1STI02 Ing. Michalcová Vladimíra, Ph.D.

POŽADAVKY KE ZKOUŠCE Z PP I

Výpočet vodorovné únosnosti osamělé piloty

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

Téma 3 Úvod ke staticky neurčitým prutovým konstrukcím

( r ) 2. Měření mechanické hysterezní smyčky a modulu pružnosti ve smyku

Střední škola automobilní Ústí nad Orlicí

Kapitola 4. Tato kapitole se zabývá analýzou vnitřních sil na rovinných nosnících. Nejprve je provedena. Každý prut v rovině má 3 volnosti (kap.1).

Statika 1. Reakce na rovinných staticky určitých konstrukcích. Miroslav Vokáč ČVUT v Praze, Fakulta architektury.

1. Měření hodnoty Youngova modulu pružnosti ocelového drátu v tahu a kovové tyče v ohybu

trubku o délce l. Prut (nebo trubka) bude namáhán kroutícím momentem M K [Nm]. Obrázek 1: Prut namáhaný kroutícím momentem.

Analýza stavebních konstrukcí

Reakce. K618 FD ČVUT v Praze (pracovní verze). Tento materiál má pouze pracovní charakter a bude v průbehu semestru

Vnitřní síly v prutových konstrukcích

Přednáška 1 Obecná deformační metoda, podstata DM

Pružnost a pevnost I

1/7. Úkol č. 9 - Pružnost a pevnost A, zimní semestr 2011/2012

BO04 KOVOVÉ KONSTRUKCE I

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

6. Statika rovnováha vázaného tělesa

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

TENSOR NAPĚTÍ A DEFORMACE. Obrázek 1: Volba souřadnicového systému

ANALÝZA KONSTRUKCÍ. zimní semestr

Vliv okrajových podmínek na tvar ohybové čáry

ANALÝZA KONSTRUKCÍ. zimní semestr

1.1 Shrnutí základních poznatků

BO004 KOVOVÉ KONSTRUKCE I

VZOROVÝ TEST PRO 3. ROČNÍK (3. A, 5. C)

A x A y. α = 30. B y. A x =... kn A y =... kn B y =... kn. Vykreslení N, V, M. q = 2kN/m M = 5kNm. F = 10 kn A c a b d ,5 2,5 L = 10

Obecný Hookeův zákon a rovinná napjatost

ZÁKLADNÍ ÚLOHY TEORIE PLASTICITY Teoretické příklady

Postup při výpočtu prutové konstrukce obecnou deformační metodou

Sedmé cvičení bude vysvětlovat tuto problematiku:

Analýza stavebních konstrukcí

Namáhání na tah, tlak

Statika 1. Miroslav Vokáč ČVUT v Praze, Fakulta architektury. Statika 1. M. Vokáč. Příhradové konstrukce a názvosloví

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

Ohyb nastává, jestliže v řezu jakožto vnitřní účinek působí ohybový moment, tj. dvojice sil ležící v rovině kolmé k rovině řezu.

3.2 Základy pevnosti materiálu. Ing. Pavel Bělov

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

α = 210 A x =... kn A y =... kn A M =... knm

Okruhy problémů k teoretické části zkoušky Téma 1: Základní pojmy Stavební statiky a soustavy sil

Statika 2. Vybrané partie z plasticity. Miroslav Vokáč 2. prosince ČVUT v Praze, Fakulta architektury.

7 Lineární elasticita

Ing. Jan BRANDA PRUŽNOST A PEVNOST

7. Základní formulace lineární PP

Statika 1. Vnitřní síly na prutech. Miroslav Vokáč 11. dubna ČVUT v Praze, Fakulta architektury. Statika 1. M.

PRUŽNOST A PEVNOST II

p + m = 2 s = = 12 Konstrukce je staticky určitá a protože u staticky určitých konstrukcí nedochází ke změně polohy je i tvarově určitá.

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

FAKULTA STAVEBNÍ. Telefon: WWW:

Téma 12, modely podloží

3. kapitola. Průběhy vnitřních sil na lomeném nosníku. Janek Faltýnek SI J (43) Teoretická část: Příkladová část: Stavební mechanika 2

Deformace nosníků při ohybu.

BETONOVÉ KONSTRUKCE B03C +B03K. Betonové konstrukce - B03C +B03K

Napětí v ohybu: Výpočet rozměrů nosníků zatížených spojitým zatížením.

Geometricky nelineární analýza příhradových konstrukcí

VZÁJEMNÁ POLOHA DVOU PŘÍMEK V ROVINĚ

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

Předpjatý beton Přednáška 7

Stavební mechanika 2 (K132SM02)

s01. Základy statiky nutné pro PP

Výpočet přetvoření a dimenzování pilotové skupiny

ARST - Architektura a statika SKOŘEPINOVÉ KONSTRUKCE. ARST - Architektura a statika. ARST - Architektura a statika

4. Napjatost v bodě tělesa

Dynamika vázaných soustav těles

Pružnost a pevnost. zimní semestr 2013/14

Rovnice rovnováhy: ++ =0 x : =0 y : =0 =0,83

KONSTITUČNÍ VZTAHY. 1. Tahová zkouška

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

1. Řešená konstrukce Statické řešení Výpočet průhybové čáry Dynamika Vlastní netlumené kmitání...

Transkript:

Poznámky k semináři z předmětu Pružnost pevnost na K68 D ČVUT v Praze (pracovní verze). Tento materiál má pouze pracovní carakter a bude v průběu semestru postupně doplňován. Autor: Jan Vyčicl E mail: vycicl@fd.cvut.cz revize: 3. října 202 Příklad Stanovte reakce a průbě napětí v řídeli, která je uložena dle obrázků. Hřídel skokově proměnnéo průřezu je zatížena dvěma způsoby: a) řídel stejnéo materiálu je na odsazení zatížena normálovou silou, b) řídel složená ze dvou typů materiálu (Cu, e) je zatížena konstantním teplotním gradientem t. Normálová síla 0 d 0 00 00 00 Náčrtek uložení řídele s normálovým zatížením a jeo rozdělení na pole. E, E, 0 0 00 00 00 V tomto případě vznikají v obou stěnác nenulové normálové reakce a. Tento případ řešíme jako staticky neurčitou úlou a sestavení vodorovné podmínky rovnováy nebude pro vyřešení dostačující (dvě neznámé reakce a ). E, E, x : + = 0 + = Je nutné sestavit takzvanou deformační podmínku na řídeli, ze které lze dopočítat jednu z reakcí. V našem případě sestavíme deformační podmínku k bodu, kde působí reakce, pomocí grafickéo rozkladu zatížení. d Deformační podmínka pak říká, že součet deformací v bodě od normálovéo zatížení a reakce ve vetknutí je roven nule (odpovídá deformaci ve vetknutí). u +u R = 0 Deformaci určíme ze základnío vztau pro prodloužení prutu a zjednodušíme pomocí poddajnosti δ u = l EA = δ Z obrázku pro normálovou zatěžovací sílu platí, že pracuje pouze na poli I. u = l E = δ dále z obrázku pro reakci platí, že pracuje na celé řídeli (poli I. a poli II.) a jelikož je reakce v záporném směru, je deformace záporná kde u R = l E + l 2 E = δ δ 2 δ = l δ 2 = l 2 E E Obě odvozené deformace dosadíme do deformační podmínky u +u R = 0 δ (δ +δ 2 ) = 0 z tooto výrazu určíme jedinou neznámou a tou je reakce = δ δ +δ 2 Dále z podmínky rovnováy již lze dopočítat reakci x : + = 0 = = δ δ +δ ( 2 = δ ) δ +δ 2 Po určení reakcí je další postup klasický. Pomocí Metody řezu z vodorovné podmínky rovnováy určíme funkci normálové síly N (x) pro pole I. x : N (x)+ = 0 N (x) =

a normálové síly N 2 (x) pro pole II. x : N 2 (x) = 0 N 2 (x) = Průbě normálovéo napětí určíme ze základnío vztau. Pro pole I. a pro pole II. σ (x) = N (x) σ = A σ 2 (x) = N 2(x) Teplotní gradient = = Náčrtek uložení řídele složené ze dvou materiálů(cu, e) zatížené konstantním teplotním gradientem t. E,, E 2,, 2 Ù 0 0 00 00 00 V tomto případě vznikají v obou stěnác nenulové normálové reakce a, což je zapříčiněno tepelným roztaováním řídele v podelné ose. Tento případ řešíme také jako staticky neurčitou úlou a sestavení vodorovné podmínky rovnováy nebude pro vyřešení dostačující(dvě neznámé reakce a ). E,, E 2,, 2 Ù x : = 0 = Je nutné sestavit deformační podmínku na řídeli, ze které lze dopočítat jednu z reakcí. V našem případě sestavíme deformační podmínku k bodu, kde působí reakce pomocí grafickéo rozkladu zatížení. Deformační podmínka pak říká, že deformace v bodě od zatížení konstantním teplotním gradientem t a reakce ve vetknutí je roven nule (odpovídá deformaci ve vetknutí). d Z obrázku pro zatížení konstantním teplotním gradientem t platí, že pracuje na celé řídeli (poli I. a poli II.). Deformace řídele od zatížení konstantním teplotním gradientem t probíá v kladném směru osy x, proto je odnota deformace kladná. u t = t l + 2 t l 2 pro reakci platí také, že pracuje na celé řídeli (poli I. a poli II.) a jelikož je reakce v záporném směru, je deformace záporná kde u R = l E + l 2 E 2 = δ δ 2 δ = l E δ 2 = l 2 E Obě odvozené deformace dosadíme do deformační podmínky u t +u R = 0 t( l + 2 l 2 ) (δ +δ 2 ) = 0 z tooto výrazu určíme jedinou neznámou a tou je reakce = t( l + 2 l 2 ) δ +δ 2 Dále z podmínky rovnováy již lze dopočítat reakci x : = 0 = = t( l + 2 l 2 ) δ +δ 2 Po určení reakcí je další postup opět klasický. Pomocí Metody řezu z vodorovné podmínky rovnováy určíme funkci normálové síly N (x) pro pole I. x : N (x) = 0 a normálové síly N 2 (x) pro pole II. N (x) = x : N 2 (x) = 0 N 2 (x) = Průbě normálovéo napětí určíme ze základnío vztau. σ = A u t +u R = 0 Tepelnou deformaci ze základnío vztau u t = t l Pro pole I. σ (x) = N (x) = Podelnou deformaci určíme ze základnío vztau pro prodloužení prutu a zjednodušíme pomocí poddajnosti δ u = l EA = δ a pro pole II. σ 2 (x) = N 2(x) = 2

2 Příklad Dokonale tuý nedeformovatelný nosník je uložený dle obrázku. Stanovte síly v upevňovacíc prutec N a N 2, jejic maximální deformaci u a, napětí σ a σ 2, úel natočení tuéo nedeformovatelnéo nosníku ϕ a mecanickou práci, kterou vykoná síla. Dopočítáme deformaci pro oba pruty u a u = N E = N δ = N 2 2 E 2 = N 2 δ 2 kde poddajnosti prutů lze zapsat δ = E δ 2 = 2 E 2 E,, E 2,, 2 00000000000000 00000000000000 Napětí v prutec Podobně jako deformace, dopočítáme napětí z obecnéo vztau σ = A l l 2 pak σ = N σ 2 = N 2 Normálové síly rozkreslíme a provedeme silový a deformační rozbor A u N N 2 l l 2 u Ze silovéo rozboru lze stanovit svislou silovou podmínku rovnováy, která je však neřešitelná y : N +N 2 = 0 Jednou z možností řešení je sestavit dvě momentové podmínky. Kolem bodu A (upevnění prutu ) A : l +N 2 (l +l 2 ) = 0 Kolem bodu (upevnění prut) ϕ l O N 2 = l +l 2 : N (l +l 2 )+ l 2 = 0 Deformace S využitím Hookova zákona u = l EA = δ = k kde δ je poddajnost a k je tuost prutu. δ = l EA k = EA l l 2 N = l +l 2 Úel natočení Natočení tuéo nedeformovatelnéo nosníku ϕ odvodíme z rozboru deformací (řešíme pravoúlý trojúelník) Mecanická práce tgϕ ϕ = u l +l 2 = Mecanická práce W síly je ploca pod funkcí popisující závislot síly na posunutí u pod touto silou (diagram u). Jelikož se poybujeme v lineární části pracovnío diagramu materiálu, je funkce pro diagram u také lineární a ploca pod křívkou je trojúelník, jeož plocu (práci W) vypočítáme podle vztau v našem případě W = 2 u W = 2 u kde u je posunutí pod zatěžovacísilou, kterou lze určit z deformačnío rozboru u u y x Z náčrtku lze vidět, že a také, že u = +x x = u u = +y y = u ϕ O 3

a přitom odnoty x a y jsou vzájemně svázány přes podobnost trojúelníků x y = l 2 l +l 2 u = u l 2 l +l 2 u = +l 2 u l +l 2 u Po vyjádření u dosadíme do výše uvedenéo vztau 3 Příklad W = 2 u Vyšetřete posuv bodu symetrické prutové soustavy. Určete tuost a poddajnost v bodě ve svislém směru. Deformace Deformaci určíme ze základnío vztau (Hookova zákona) pro prodloužení prutu a zjednodušíme pomocí tuosti k a poddajnosti δ u = l EA = k = δ kde k je tuost a δ je poddajnost prutu. k = EA = l u δ = l EA = u Nejprve stanovíme délku prutu l a l 2 z pravoúléo trojúelníku (symetrie pruty mají stejnou délku l) cos = = l 2 l l = cos = l = l 2 Rozkreslení deformace jednoo prutu na zadané prutové soustavě. od je stav před zatížením a je stav po zatížení silou E, E 2, l 2 Normálová síla Rozkreslení silovýc účinků v bodě (styčník). N N 2 Musí platit rovnováa sil (součet silovýc účinků v styčníku je roven nule). Vodorovnou podmínku pak lze zapsat jako Deformaceprutu(prodloužení)u a dlevýšeuvedenéo vzorce (symetrie pruty mají stejnou deformaci u) u = = u = Nl EA = N EA cos = 2cos EA cos u = = u = 2EA cos 2 Posunutí bodu Jelikožse jedná o malé deformace l >> u, lze konstatovat, že po prodloužení prutu o a posunutí bodu do nové poloy vznikl na konci prutu pravoúlý trojúelník, z kteréo lze určit vzdálenost, bodu a (symetrie stejná odnota posunu u ) x : N sin+n 2 sin = 0 N = N 2 = N z vodorovné podmínky rovnováy lze vidět důsledek symetrie prutové soustavy. Síly v prutec jsou stejné N, jen v jiném směru. Svislá podmínka rovnováy má tvar y : N cos+n 2 cos = 0 N cos+n cos = N = 2cos N = N 2 = 2cos, Pro tento trojúelník pak platí cos = = u, u = u u cos = 2EA cos 3 = u, =, 4

Tuost a poddajnost Tuost podle vztau uvedenéo výše k = u = 2EA cos3 poddajnost podle vztau uvedenéo výše δ = u = 2EA cos 3 5