|
КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
ЗАДАНИЯ
ДЛЯ РАСЧЕТНО-ПРОЕКТИРОВОЧНЫХ РАБОТ
По курсу «Сопротивление материалов»
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Расчетно-проектировочные работы выполняют после изучения темы данного задания. Студент, приступая к выполнению РПР, должен ознакомитъся с методическими указаниями. Для решения задач студент может использовать свой конспект лекций и пособия из числа рекомендованных.
Объем и сроки выполнения заданий определяются преподавателем по календарному плану. Задание выдается каждому студенту, где указывается количество задач каждой РПР и календарный график выполнения работы.
Работа выполняется строго самостоятельно. Консультации по работам проводятся согласно графику работы преподавателя. Промежуточная проверка расчетов заключается в контроле СРС и в определении ошибок вычислительного и методического характера, связанных со знанием теории и методов расчета. Характер ошибок объясняется на другом примере или дается ссылка на соответствующую литературу. Выполнение работы завершается защитой РПР.
Варианты работ выбираются следующим образом: первый номер варианта берется по последней цифре номера журнала, второй номер - по последней цифре номера зачетной книжки.
Расчетно-проектировочная работа включает условия, текст решения, чертежи, выводы. В начале каждой задачи приводятся: вариант задачи, условие, исходные данные, схема. Далее следует решение. Каждый этап выполняемой работы в пояснительной записке должен быть соответствующим образом озаглавлен. Расчеты сопровождаются поясняющими схемами с соблюдением масштаба.
В промежуточных и окончательных ответах необходимо проставлять размерность получаемых величин в системе СИ. В заключительной части приводятся полные схемы в масштабе (например, эпюра) и делается вывод по заданию. Графическая часть выполняется карандашом в соответствии с требованиями ЕСКД.
Литература
1. Миролюбов И.Н, и др. Пособие к решению задач по сопротивлению материалов. М.: ВШ., 1985. 399 с.
2. Конспект лекций и практических занятий по курсу.
3. Учебное пособие под редакцией Кононова В.Н. «Примеры решения задач по курсу «Сопротивление материалов»». Часть I, II книги 1, 2.
Задача № 1
В статически определимой стержневой системе (рис.4, таблица 4) требуется:
1. Подобрать проектные размеры поперечных сечений стержней из условия прочности, растянутые элементы – квадратное сечение, сталь [s]=160 МПа; сжатые элементы – круглое сечение, дерево [s]=30 МПа;
2. Определить удлинения стержней, показать деформированную схему стержневой системы и перемещение точки приложения силы.
Таблица 4
№ 1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Р, кН
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| a, 0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| № 2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| q, кН/м
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| а, м
| 1,8
| 2,0
| 2,1
| 2,2
| 2,3
| 2,4
| 2,5
| 2,6
| 2,7
| 2,8
|
Методические указания:
Знания и умения: Определение усилий в стержнях статически определимой системы, деформаций стержней и перемещений точек системы.
Указания: Вариант расчетной схемы принимается по номеру журнала. По расчетным значениям площадей поперечных сечений стержней принимаются их проектные значения путем округления размеров до мм.
Рис. 4
Рис. 4
Задача № 2
Для составного плоского сечения (рис.5, таблица 5) требуется:
- Определить положение центра тяжести;
- Найти величины осевых и центробежных моментов инерции относительно выбранных осей, проходящих через центр тяжести;
- Определить положение главных центральных осей инерции (α0);
- Вычислить моменты инерции сечения относительно этих осей;
- Вычертить сечение в масштабе 1 : 2 и показать на нем размеры и оси.
Таблица 5
№ 1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| а, см
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| t, cм
|
| 1,2
| 1,4
| 1,6
| 1,8
| 2,0
| 2,2
| 2,4
| 2,6
| 2,8
| уголок
| 4/2,5
| 4,5/2,8
| 5/3,2
| 5,4/3,6
| 6,3/4
| 7,5/5
| 8/5
| 9/5,6
| 7/4,5
| 10/6,3
| № 2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| швеллер
|
|
|
|
|
| 16а
|
|
|
|
| двутавр
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Методические указания:
Знания и умения: Определение центра тяжести составного сечения, понятие о статическом моменте, осевых и центробежном моментах инерции для простейших фигур. Определение положения главных осей и значений максимального и минимального моментов инерции сечения.
Указания: Вариант составного сечения принимается по номеру журнала. Выписываются все необходимые данные из таблиц сортамента. Вначале вычерчивается заданное сечение в мелком масштабе, где показываются все геометрические размеры, произвольные оси для определения центра тяжести сечения и расстояния от этих осей до собственных осей элементов. Для профилей скругления не заменяются прямоугольниками. Расчеты ведутся в см. В конце расчета заданное сечение приводится на одном листе, где показываются центральные оси, расстояния от центральных осей до осей элементов, главные центральные оси (красный цвет). Результаты расчетов сводятся в таблицу. Вычислить значения главных моментов инерции и проверить по формулам определения моментов инерции при повороте α0.
Рис. 5
Задача № 3
К стальному валу передаются моменты (рис.6, таблица 6), требуется:
- Определить внутренние крутящие моменты и построить их эпюры;
- Подобрать проектные размеры двух типов поперечного сечения вала из условия прочности при [t] = 80 МПа: а, с) сплошное круглое;
в) кольцевое (d/D = 0,8).
-
Построить эпюры напряжений в сечениях на всех участках вала; - Сравнить расход материала для типов а) и б) поперечного сечения;
- Проверить условие жесткости вала [∆φ] = 0.001 рад/м.
Рис. 6
Таблица 6
№ 1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| М1, Н×м
|
| -1300
|
|
| М2, Н×м
| -400
|
|
| -700
| -800
|
| М3, Н×м
|
|
|
| -2700
| № 2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| а, м
| 0,3
| 0,5
| 0,4
| 0,5
| 0,6
| 0,4
| 0,4
| 0,3
| 0,5
| 0,4
| в, м
| 0,5
| 0,4
| 0,5
| 0,4
| 0,6
| 0,6
| 0,8
| 0,5
| 0,6
| 0,8
| с, м
| 0,6
| 0,3
| 0,4
| 0,6
| 0,4
| 0,5
| 0,6
| 0,4
| 0,8
| 0,5
| Методические указания:
Знания и умения: Напряжения и деформации при кручении. Определение диаметра сечения для участков по условиям прочности и жесткости, построение эпюр углов закручивания.
Указания: Подобрать диаметр D из условий прочности и жесткости на всех участках. Проектный диаметр принимается путем округления до мм. В заключении приводится вывод о напряженно-деформированном состоянии системы.
Задача № 4
Для заданной статически определимой балки (рис.7, таблица 7) требуется:
1. Определить опорные реакции;
2. Определить внутренние усилия и построить их эпюры;
3. Подобрать проектные размеры поперечного сечения балки из условия прочности (сталь - [s]=160 МПа, дерево - [s]=20 МПа и [t]=1 МПа):
а) из одного двутавра;
б) из двух двутавров;
в) из двух швеллеров;
г) прямоугольное - деревянное (H = 22 см);
4. Сравнить расход материала для вариантов а), б) и в).
5. Построить эпюры напряжений для каждого варианта сечения.
Рис. 7
Таблица 7
№ 1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| а, м
| 1,0
| 1,1
| 1,2
| 1,3
| 1,4
| 1,6
| 1,7
| 1,8
| 1,9
| 2,0
| М1, кНм
|
| -
| -
|
| -
| -
| -20
| -
| -
| -24
| М2, кНм
| -
|
| -
| -
| -28
| -
| -
|
| -
| -
| М3, кНм
| -
| -
|
| -
| -
|
| -
| -
| -40
| -
| № 2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| q1, кН/м
|
| -
| -
|
| -
| -
|
| -
| -
|
| q2, кН/м
| -
|
| -
| -
|
| -
| -
|
| -
| -
| q3, кН/м
| -
| -
|
| -
| -
|
| -
| -
|
| -
| Р1, кН
| -
|
| -
|
| -
|
| -
|
| -
|
| Р2, кН
|
| -
|
| -
|
| -
|
| -
|
| -
| в, м
| 2,0
| 1,9
| 1,8
| 1,7
| 1,6
| 1,5
| 1,4
| 1,3
| 1,2
| 1,1
| с, м
| 1,5
| 1,9
| 2,0
| 1,8
| 1,6
| 1,5
| 1,9
| 1,7
| 1,6
| 1,8
| Методические указания:
Знания и умения: Построение эпюр М и Q при поперечном изгибе, напряженное состояние при изгибе, проведение расчета на прочность и построение эпюр напряжений.
Указания: Определяются величины усилий в характерных сечениях и по ним строятся их эпюры. На эпюре М показывается изогнутая ось балки. Под заданной схемой балки приводятся эпюры Q и М в соответствующих масштабах. Отмечаются опасные сечения и значения усилий. При подборе допускается перенапряжение до 5 %. Выполнить проверку прочности с определением пере- или недонапряжения. В заключении приводится вывод по выполненной работе.
Задача № 5
Для короткой колонны заданного сечения, нагруженной внецентренно-приложенной силой Р (рис.12, таблица 11) требуется:
1. Определить величину наибольшей силы Р, приложенной в точке А;
2. Определить напряжения в 6-ти характерных точках поперечного сечения колонны при действии силы Ррасч и построить эпюру напряжений;
3. Построить ядро сечения.
Рис. 12
Таблица 11
№ 1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| швеллер
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| уголок
|
|
|
|
|
| 12,5
|
|
|
|
| № 2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| двутавр
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| пластина, мм
| 140*20
| 160*40
| 180*40
| 200*30
| 220*40
| 240*50
| 220*30
| 200*40
| 180*20
| 160*20
| Методические указания:
Знания и умения: Внецентренное нагружение, определение напряженного состояния. Нейтральная линия. Ядро сечения.
Указания: Вариант поперечного сечения принимается по номеру журнала. Вычислить геометрические характеристики - центр тяжести, положение главных осей и Jмах, Jmin. Показывается объемный вид эпюры напряжений в аксонометрии. Строится ядро сечения. В заключении приводятся данные расчета и выводы.
Задача № 6
Для стальной стойки заданного сечения, находящейся под действием центрально сжимающей силы Р, требуется определить из расчета на устойчивость критическую силу и коэффициент запаса устойчивости.
Таблица 12
№
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| м
|
| 2,2
| 2,4
| 2,6
| 2,8
|
| 3,2
| 3,4
| 3,6
| 3,8
| схема закрепления
| zox
| а
| б
| в
| г
| а
| б
| в
| г
| а
| в
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| №
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| в
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| к
|
| 2.1
| 1.8
| 1.9
| 2.2
| 2.2
|
| 1.8
| 2.3
| 2.4
|
Примечание: данные таблицы 12, схему закрепления принять по рис.14., форма сечения рис. 15. h=к * в, d = 0.5 в
Рис. 13
Методические указания:
Знания и умения: Критическая сила, условия расчета на устойчивость, приведенная длина, гибкость стержня.
Указания: Приводится схема поперечного сечения по данным задачи 12. Главные центральные оси совмещаются с осями ОХ и OY. 1 - шарнирное-шарнирное; 2 - жесткое-шарнирное; 3 - жесткое-жесткое; 4 - жесткое-свободное. Из условия потери устойчивости в двух направлениях определяются сжимающие силы. Наименьшая из них принимается за расчетную силу. Критическая сила определяется по критическим напряжениям в зависимости от гибкости по диаграмме sкр–l (рис. 13). В заключении приводятся данные расчета и делаются выводы об устойчивости сжатой колонны.
Рис. 14
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24
Рис. 15
Задача № 7
На стальную балку из двух швеллеров с высоты Н падает груз весом Q (рис.16, таблица 14), требуется:
1. Определить напряжения и перемещения при падении груза;
2. Определить коэффициент запаса прочности балки при [s] = 160 МПа;
3. Решить задачу при условии, если правая опора заменена пружиной с коэффициентом жесткости С;
4. Сравнить результаты двух вариантов.
Рис. 16
Таблица 14
№ 1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| l, м
| 3,0
| 2,9
| 2,8
| 2,7
| 2,6
| 2,5
| 2,4
| 2,3
| 2,2
| 2,1
| H, см
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| швеллер
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| № 2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Q, H
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| k
| 0,4
| 0,6
| 0,7
| 0,8
| 0,3
| 1,25
| 0,25
| 0,3
| 0,6
| 1,25
| С, кН/м
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Примечание: при решении вес балки не учитывать.
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Материал
| Е,МПа
| a,1/K
| g,кн/м3
| Rp, МПа
| Rc,МПа
| Rcp, МПа
| Сталь
| 2,06´105
| 1,25´10-5
|
|
|
|
| ВСт3
| sТ =240 МПа
|
|
|
| 09I2С
|
|
|
| I4Г2
|
|
|
| Чугун С 415
| 0,83´105
| 1,25´10-5
|
|
|
|
| Дюралюминий ДI6Т
| 0,71´105
| 2,25´10-5
|
|
|
|
| Бетон
| 0,2´105
| 1,1´10-5
|
| 1,1
|
|
| Каменная кладка
| 0,03´105
| 0,5´10-5
|
| 0,08
| 3,9
| 0,16
| Дерево
| 0,1´105
| –
| 5,2
|
|
| 8,5
|
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|