Cvičení Na těleso působí napětí v rovině xy a jeho napěťový stav je popsán tenzorem napětí (

Podobné dokumenty
TENSOR NAPĚTÍ A DEFORMACE. Obrázek 1: Volba souřadnicového systému

16. Matematický popis napjatosti

Cvičení 1. Napjatost v bodě tělesa Hlavní napětí Mezní podmínky ve víceosé napjatosti

4. Kolmou tlakovou sílu působící v kapalině na libovolně orientovanou plochu S vyjádříme jako

Kap. 3 Makromechanika kompozitních materiálů

Obecný Hookeův zákon a rovinná napjatost

7 Lineární elasticita

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

7. CVIČENÍ. Sedmé cvičení bude vysvětlovat tuto problematiku:

4. Napjatost v bodě tělesa

Příklady z teoretické mechaniky pro domácí počítání

Příklad 1. Jak velká vztlakovásíla bude zhruba působit na ocelové těleso o objemu 1 dm 3 ponořené do vody? /10 N/ p 1 = p 2 F 1 = F 2 S 1 S 2.

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

Rozdíly mezi MKP a MHP, oblasti jejich využití.

Základy fyziky + opakovaná výuka Fyziky I

Technologie a procesy sušení dřeva

Zpráva pevnostní analýzy

Transformujte diferenciální výraz x f x + y f do polárních souřadnic r a ϕ, které jsou definovány vztahy x = r cos ϕ a y = r sin ϕ.

Přednáška 08. Obecná trojosá napjatost

Zpráva pevnostní analýzy

FAKULTA STAVEBNÍ NELINEÁRNÍ MECHANIKA. Telefon: WWW:

CVIČENÍ č. 10 VĚTA O ZMĚNĚ TOKU HYBNOSTI

Dvě varianty rovinného problému: rovinná napjatost. rovinná deformace

Fyzika 2 - rámcové příklady Magnetické pole - síla na vodič, moment na smyčku

OTÁZKY VSTUPNÍHO TESTU PP I LS 2010/2011

Kritéria porušení laminy

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

, Brno Připravil: Tomáš Vítěz Petr Trávníček. Úvod do předmětu

2.3 Tlak v kapalině vyvolaný tíhovou silou Tlak ve vzduchu vyvolaný tíhovou silou... 5

Povrch a objem těles

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

7. Základní formulace lineární PP

CVIČENÍ č. 7 BERNOULLIHO ROVNICE

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

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P03 MECHANIKA TUHÝCH TĚLES

Pružnost a pevnost I

Analýza napjatosti PLASTICITA

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

Nalezněte hladiny následujících funkcí. Pro které hodnoty C R jsou hladiny neprázdné

Příklady - rovnice kontinuity a Bernouliho rovnice

5. Duté zrcadlo má ohniskovou vzdálenost 25 cm. Jaký je jeho poloměr křivosti? 1) 0,5 m 2) 0,75 m 3) Žádná odpověď není správná 4) 0,25 m

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

Osové a deviační momenty setrvačnosti ploch (opakování ze 4. cvičení) Momenty setrvačnosti k otočeným osám Kroucení kruhových a mezikruhových průřezů

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek ( 2015)

KONSTITUČNÍ VZTAHY. 1. Tahová zkouška

3.2 Základy pevnosti materiálu. Ing. Pavel Bělov

1 Ohyb desek - mindlinovské řešení

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

3. Způsoby namáhání stavebních konstrukcí

Vlastnosti kapalin. Povrchová vrstva kapaliny

FAKULTA STAVEBNÍ. Telefon: WWW:

Momenty setrvačnosti a deviační momenty

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. = (pascal) tlak je skalár!!! F p = =

Voigtův model kompozitu

7. MECHANIKA TEKUTIN - statika

Přípravný kurz - příklady

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek v letech

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov. Modelování termohydraulických jevů 3.hodina. Hydraulika. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D.

Měření povrchového napětí

BIOMECHANIKA. Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

Cvičení 7 (Matematická teorie pružnosti)

PŘÍKLADY Z HYDRODYNAMIKY Poznámka: Za gravitační zrychlení je ve všech příkladech dosazována přibližná hodnota 10 m.s -2.

Veličiny charakterizující geometrii ploch

6.1 Shrnutí základních poznatků

Základy matematiky pracovní listy

vztažný systém obecné napětí předchozí OBSAH další

Fyzika 1 - rámcové příklady Kinematika a dynamika hmotného bodu, gravitační pole

Linearní algebra příklady

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

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

Cvičení z termomechaniky Cvičení 8.

Fyzika kapalin. Hydrostatický tlak. ρ. (6.1) Kapaliny zachovávají stálý objem, nemají stálý tvar, jsou velmi málo stlačitelné.

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

Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid

Vícerozměrné úlohy pružnosti

Přednáška 10. Kroucení prutů

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

Mechanika kapalin a plynů

Nejpoužívanější podmínky plasticity

FYZIKA I cvičení, FMT 2. POHYB LÁTKY

Nejpoužívanější podmínky plasticity

nafty protéká kruhovým potrubím o průměru d za jednu sekundu jestliže rychlost proudění nafty v potrubí je v. Jaký je hmotnostní průtok m τ

Kulová plocha, koule, množiny bodů

12. Prostý krut Definice

V i s k o z i t a N e w t o n s k ý c h k a p a l i n

y ds, z T = 1 z ds, kde S = S

VLASTNOSTI KAPALIN. Část 2. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič; MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

GAUSSŮV ZÁKON ELEKTROSTATIKY

Příloha-výpočet motoru

KAPALINY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

PRUŽNOST A PLASTICITA

MATEMATIKA III. π π π. Program - Dvojný integrál. 1. Vypočtěte dvojrozměrné integrály v obdélníku D: ( ), (, ): 0,1, 0,3, (2 4 ), (, ) : 1,3, 1,1,

fyzika v příkladech 1 a 2

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

Zápočtová písemka z Matematiky III (BA04) skupina A

Mechanika tekutin. Tekutiny = plyny a kapaliny

Transkript:

Cvičení 11 1. Na těleso působí napětí v rovině xy a jeho napěťový stav je popsán tenzorem napětí ( σxx τ xy τ xy σ yy ) (a) Najděte vyjádření tenzoru napětí v soustavě souřadnic pootočené v rovině xy o úhel ϑ. (b) O jaký úhel ϑ musíme v rovině xy otočit souřadnicové osy abychom dostali normály k hlavním rovinám? [řešení: (a) σ xx = σ xx cos 2 ϑ + σ yy sin 2 ϑ + 2τ xy sin ϑ cos ϑ σ yy = σ xx sin 2 ϑ + σ yy cos 2 ϑ 2τ xy sin ϑ cos ϑ τ xy = (σ yy σ xx ) sin ϑ cos ϑ + τ xy (cos 2 ϑ sin 2 ϑ) (b) ϑ = 1 2 arctg 2τxy σ xx σ yy 2. Na těleso působí v rovině xy napětí podle obrázku. Najděte hlavní roviny a maximální a minimální hodnotu napětí. yy =-2 MPa yx =3 MPa xx =5 MPa y x [řešení: Normály k hlavním rovinám jsou navájem kolmé vektory pootočené v rovině xy vzhledem k osám x a y o úhel 20.3 o, tj. vektory o souřadnicích (0.94, 0.35) a (-0.35, 0.94) Maximální hodnota napětí je σ 1 = 6.1 MPa, minimální hodnota je σ 2 = 3.1 MPa 3. Izotropní materiál s Youngovým modulem pružnosti E a Poissnovým pomě- 1

rem ν je ve stavu napjatosti popsaném tenzorem napětí σ xx τ xy τ xz τ yx σ yy τ yz. τ zx τ zy σ zz Vypočítejte tenzor malých deformací. [řešení: ε xx = 1 E [σ xx ν(σ yy + σ zz ) ε yy = 1 E [σ yy ν(σ xx + σ zz ) ε zz = 1 E [σ zz ν(σ xx + σ yy ) ε xy = 1+ν E τ xy ε xz = 1+ν E τ xz ε yz = 1+ν E τ yz 4. Na izotropní materiál s Youngovým modulem pružnosti E a Poissonovým poměrem ν působí tahové napětí podle obrázku. Jakým napětím σ yy musíme působit aby deformace ve směru osy x byla nulová? Jaká bude v takovém případě deformace ve směru osy y a z? [řešení: σ yy = 1 ν σ xx, ε yy = 1 E 1 ν 2 ν σ xx, ε zz = 1 E (1 + ν)σ xx 5. Ukažte, že modul pružnosti ve smyku je G = E 2(1+ν). 2

6. Izotropní materiál je charakterizován Youngovým modulem pružnosti E a Poissnovým poměrem ν. Když vložíme tento materiál do atmosféry vodíku o určitém tlaku, tak se jisté množství vodíku absorbuje a materiál izotropně expanduje jak je znázorněno na obrázku (a). Z tohoto materiálu napaříme tenkou vrstvu na substrát, který neabsorbuje vodík, viz obrázek (b). Substrát zabraňuje expanzi materiálu v rovině xy. Co se stane, když nyní vložíme tenkou vrstvu se substrátem do atmosféry vodíku? [řešení: V rovině xy vzniknou kompresní napětí σ xx, σ yy která kompenzují expanzi a tenká vrstva bude expadovat jen kolmo na rovinu substrátu. Velikost deformace bude ε zz = 1 ν 1+ν ε 0 napětí: σ xx = σ yy = ε0νe 1 ν, ostatní složky tenzoru napětí jsou nulové. 7. Do U-trubice nalijeme vodu ( ϱ v = 1000 kgm 3 ) a rtuť ( ϱ Hg = 13500 kgm 3 ) tak, že sloupec vody je vysoký 10 cm. Jaký bude rozdíl výšky hladin v obou ramenech U-trubice? [řešení: 9.3 cm 8. Čerpadlo načerpá za 1 minutu 300 l vody. Přívodní potrubí má průměr 80 mm, výtokovým potrubím proudí voda rychlostí 8 ms 1. Určete rychlost vody v 1 v přívodním potrubí a průměr d 2 výtokového potrubí. [řešení: v 1 = 0.995 ms 1, d 2 = 28.2 mm 9. Předmět o hustotě ϱ p je vyvážen na rovnoramenných vahách mosazným závažím o hmotnosti m z. Stanovte skutečnou hmotnost předmětu. Hustota mosazi je ϱ z a hustota vzduchu v okamžiku vážení je ϱ v. [řešení: m = m z 1 ϱ v/ϱ z 1 ϱ v/ϱ p 3

10. V sudu o vodorovném průřezu S je ideální kapalina hustoty ϱ. Kapalina vytéká malým otvorem o průřezu s v hloubce h. (a) Jakou rychlostí kapalina z nádoby vytéká? (b) Jak dlouho to bude trvat něž kapalina ze sudu vyteče? [řešení: (a) v = 2gh/[(1 (s/s) 2, (b) t = [(S/s) 2 1h/2g 11. Stanovte dobu výtoku ideální kapaliny z kulové nádoby o poloměru R, která je naplněna do poloviny (tj. výška hladiny na počátku je R). Voda vytéká tenkou trubkou o poloměru r R, [řešení: t = 14 R 5/2 15 r 2 (2g) 1/2 12. V jezeře s vodou položíme na hladinu vody hliníkovou kuličku o poloměru r = 1 mm a pustíme. Najděte časovou závislost dráhy, kterou kulička urazí, a 4

časovou závislost rychlosti kuličky. Od jaké hloubky lze rychlost kuličky pokládat za konstatní? Hustota hliníku je ϱ = 2.7 gcm 3. [řešení: Označíme A = 9 η 2 r 2 ϱ a B = ϱ ϱv ϱ g, kde ϱ v je hustota vody a η je dynamická viskozita vody. Časová závislost dráhy: x = B A t ( 1 A (1 e At ) ), časová závislost rychlosti kuličky: v = B A (1 e At ). Za 1.8 s, lze rychlost kuličky pokládat zhruba za konstantní, kulička se za tu dobu dostane do hloubky 4.56 m Základní vztahy a údaje Transformační matice pro otočení v rovině o úhel ϑ: ( ) cos ϑ sin ϑ A =. sin ϑ cos ϑ Transformace tenzoru 2. řádu: T = ATA T Hookův zákon pro izotropní prostředí: ε = 1 E [(1 + ν)σ νtr(σ)e Bernoulliova rovnice: 1 2 ϱv2 + p + ϱgh = konst. Rovnice kontinuity: S 1 v 1 = S 2 v 2 Hagen-Poiseuillův zákon: Q = π p 8η l R4 Stokesova odporová síla: F S = 6πηRv 5