Курсовая работа по сопромату (сопротивление материалов). Примеры расчетов Курсовая работа по сопромату (сопротивление материалов). Примеры расчетов

Главные оси инерции и главные моменты инерции.

Для этого опять воспользуемся выражениями для осевых моментов инерции общего положения. Они определяют значения и если вместо подставить .

Найти моменты инерции прямоугольника (Рис.3) относительно осей и и центробежный момент его относительно тех же осей.

Наибольшее и наименьшее значения центральных моментов инерции. Как известно, центральные моменты инерции являются наименьшими из всех моментов относительно ряда параллельных осей.

Прямой чистый изгиб стержня При прямом чистом изгибе в поперечном сечении стержня возникает только один силовой фактор — изгибающий момент Мх

Рассмотрим призматический стержень в условиях прямого чистого изгиба с поперечным сечением, симметричным относительно вертикальной оси Оу.

Вторым уравнением равновесия статики является, связывающее нормальные напряжения с изгибающим моментом (который легко может быть выражен через внешние силы и поэтому считается заданной величиной).

При расчете балок из хрупких материалов следует различать наибольшие растягивающие max и наибольшие сжимающие напряжения (рис. 6.), которые также определяются по модулю непосредственно и сравниваются с допускаемыми напряжениями на растяжение и сжатие .

Выведенная в случае чистого изгиба стержня формула для прямого поперечного изгиба, вообще говоря, неприменима, поскольку из-за сдвигов, вызываемых касательными напряжениями , происходит депланация поперечных сечении (отклонение от закона плоских сечений).

Согласно первой предпосылке нормальные напряжения определяются уже известным способом, , где —статический момент отсеченной части площади поперечного сечения относительно оси Ох.

Сделаем несколько замечаний, касающихся расчетов на прочность при прямом поперечном изгибе.

Рациональные формы поперечных сечений при изгибе.

Составные балки и перемещения при изгибе Понятие о составных балках.

Дифференциальное уравнение прямого изгиба призматического стержня Определено, что мерой деформации призматического стержня при прямом чистом изгибе является кривизна нейтрального слоя.

Простейшие варианты статически определимых однопролетных балок и соответствующие граничные условия показаны на рис. 3.

Напряжения и деформации при кручении стержней кругового поперечного сечения Кручением называется такой вид деформации, при котором в поперечном сечении стержня возникает лишь один силовой фактор — крутящий момент Мz.

Выведем формулу для касательных напряжений при кручении призматического стержня кругового поперечного сечения.

Мерой деформации стержня при кручении является погонный угол закручивания стержня

Как уже известно, зная для данной фигуры центральные моменты инерции , и , можно вычислить момент инерции и относительно любой другой оси.

При этом можно за основную систему осей принять такую систему, при которой формулы существенно упрощаются. Именно, можно найти систему координатных осей, для которых центробежный момент инерции равен.нулю. В самом деле, моменты инерции и всегда положительны, как суммы положительных слагаемых, центробежный же момент

может быть и положительным и отрицательным, так как слагаемые zydF могут быть разного знака в зависимости от знаков z и у для той или иной площадки. Значит, он может быть равен нулю.

Оси, относительно которых центробежный момент инерции обращается в нуль, называются главными осями инерции. Если начало такой системы помещено в центре тяжести фигуры, то это будут главные центральные оси. Эти оси мы будем обозначать и ; для них

Найдем, под каким углом наклонены к центральным осям у и z (фиг. 198) главные оси.



Рис.1. Расчетная модель для определения положения главных осей инерции.

В известном выражении для перехода от осей yz к осям , для центробежного момента инерции дадим углу значение ; тогда оси и , совпадут c главными, и центробежный момент инерции будет равен нулю:

или

откуда:

(1)

Этому уравнению удовлетворяют два значения , отличающиеся на 180°, или два значения , отличающиеся на 90°. Таким образом, это уравнение дает нам положение двух осей, составляющих между собой прямой угол. Это и будут главные центральные оси и , для которых .

Малые колебания физического и математического маятников

 Физическим маятником называется твердое тело любой формы, имеющее горизонтальную ось вращения, не проходящую через центр тяжести тела, называемую осью привеса.

 Рассмотрим движение физического маятника под действием силы тяжести Р (рис. 115). В соответствии с (111.218) дифференциальное уравнение движения физического маятника будет

где IO — момент инерции маятника относительно оси вращения О,

h — расстояние центра инерции С от оси вращения (длина физического маятника).

 При малых колебаниях маятника или при малых углах отклонения φ можно принять sin φ ≈ φ, тогда

или


где 

 Интегрируя это уравнение, найдем

 Постоянные интегрирования С1 и С2 определим из начальных условий движения. Например, пусть при t = 0, φ0=α, φ0=0.

Тогда

φ=α coskt

 Следовательно, под действием силы тяжести (без учета силы сопротивления среды) маятник совершает гармонические колебания. Частота этих колебаний



Период Т малых колебаний физичесйого маятника равен

 Формула (111.222) может быть использована для опытного определения момента инерции твердого тела.