sisepinna kesk-peatelgede. 7.3. Mis on liht-tööseisund? detaili lõigetes mõjub vaid üks sisejõud (N või Q või T või M) või teiste sisejõudude mõju saab lugeda tühiseks 7.4. Mis on liit-tööseisund? detaili lõigetes mõjub mingi sisejõudude kombinatsioon 7.5. Nimetage kõik liht-tööseisundid? *tõmme ja surve *vääne *puhas paine *lõige 7.6. Millistel tingimustel tekib puhas paine? Ristlõiked pöörduvad üksteise suhtes ristlõike kesk-peatelgede ümber; Detaili telg kõverdub 7.7. Millistel tingimustel tekib puhas lõige? Ristlõiked kulgevad üksteise suhtes detaili telje ristsihis; Ristlõiked jäävad paralleelseteks 7.8. Defineerige sisejõu staatiline seos? sisejõu väärtuse saab pinge avaldist integreerides ; 7.9. Mis on pingus? Detaili punkti pingeseisund:koormatud detaili mingi punkti pingete hulk, mis kõik mõjuvad erinevates suundades 7.10. Defineerige ühtlane pingus
Ristlõike I-I: 1 = = =0 MPa W 0 5,810-6 T2 380 Ristlõike II-II: 2= W 0 = 5,810-6 =65 MPa T3 670 Ristlõike III-III: 3 = W 0 = 5,810-6 =115 MPa T4 820 Ristlõike IV-IV: 4= W 0 = 5,810-6 =141 MPa T5 0 Ristlõike V-V: 5 = = =0 MPa W 0 5,810-6 Deformatsioonid- 10 -8 2 Võlli ristlõike jäikus G I 0=8,110 9,110 =7371 Nm Tl = Leiame väände nurkad kasutades valemid G I0 00 = =0 rad Ristlõike A: A G I0 T 5l 5 00,15 Ristlõike B: B = A + =0+ =0 rad G I0 7371 T 4l 4 8200,42 Ristlõike C: C = B+ G I 0 =0+ 7371 =0,047 rad
väärtus on Re = 235 MPa. Arvutada konksule suurim lubatav koormuse F väärtus, kui nõutav varutegur on väärtusega [S] = 2. Konksu sisepinna mõttelise ringjoone läbimõõt on D D = 200 mm, h = 120 mm 1 Konksu joonis sobivas mõõtkavas Joonis Konksu ristlõige Rislõike kese asub 40 mm kaugusel kolmurga alusest, kuna tegemist on võrdhaarse kolmnurgaga. Kolmnurga aluse pikkus: Joonis Konksu joonis mõõtkavas 2 Konksu ristlõike parameetrid: pindala A, pinnakeskme asukoht c, nulljoone asukoht e (täpse valemiga), inertsimoment paindele vastava kesk- peatelje suhtes l. Ristlõike pindala A: Pinnakeskme asukoht c joonisel 3: Joonis Pinnakeskme asukoht c Nulljoone asukoht e võrdhaarse kolmnurkse ristlõikega kõvervardal Joonis Neutraalkihi asukoht e arvutuseks Joonis Nulljoone e asukoht ristlõike joonisel Inertsimoment I paindele vastava kesk-peatelje suhtes :
sisepinna kesk-peatelgede. 7.3. Mis on liht-tööseisund? detaili lõigetes mõjub vaid üks sisejõud (N või Q või T või M) või teiste sisejõudude mõju saab lugeda tühiseks 7.4. Mis on liit-tööseisund? detaili lõigetes mõjub mingi sisejõudude kombinatsioon 7.5. Nimetage kõik liht-tööseisundid? *tõmme ja surve *vääne *puhas paine *lõige 7.6. Millistel tingimustel tekib puhas paine? Ristlõiked pöörduvad üksteise suhtes ristlõike kesk-peatelgede ümber; Detaili telg kõverdub 7.7. Millistel tingimustel tekib puhas lõige? Ristlõiked kulgevad üksteise suhtes detaili telje ristsihis; Ristlõiked jäävad paralleelseteks 7.8. Defineerige sisejõu staatiline seos? sisejõu väärtuse saab pinge avaldist integreerides ; 7.9. Mis on pingus? Detaili punkti pingeseisund:koormatud detaili mingi punkti pingete hulk, mis kõik mõjuvad erinevates suundades 7.10. Defineerige ühtlane pingus
1. Detaili joonis Mõõtkavas 1:1 2. Ristlõike pinnakeskme asukoht 2.1. L-Profiili 40/40x3 pinnakese 2.1.1. Otsin RUUKKI kataloogist profiili olulised andmed 2.1.2. Arvutan pinnakeskme asukoha 2.2. U-Profiili 50/80/50x5 pinnakese 2.2.1 Otsin RUUKKI kataloogist profiili olulised andmed 2.2.2. Arvutan pinnakeskme asukoha 2.3. Pinna ristlõike asukoht Joonis mõõtkavas 1:1 2.3.1.Teljestikud 2.3.2. Liitkujundi pinnakeskme asukoht 2.3.3. Liitkujundi staatilised momendid (1) 2.3.3.1. Osakujundite pinnakeskmete koordinaadid 2.3.4. Liitkujundi staatilised momendid (2) 2.3.4.1. Osakujundite pinnakeskmete koordinaadid 2.4. Liitkujundi pinnakeskme koordinaadid Liitkujundi pindala 3. Ristlõike telg-inertsmomendid 3.1. Inertsmomentide seosed 3.2. Esimese osakujundi telg-inertsmomendid
5. VARDA RISTLÕIKE TUNNUSSUURUSED 5.1. Milline ristlõike parameeter näitab tõmbele töötava detaili tugevust? pindala A, [m2] 5.2. Milline ristlõike parameeter näitab lõikele töötava detaili tugevust? pindala A, [m2] 5.3. Milline ristlõike parameeter näitab väändele töötava detaili tugevust? Polaar-tugevusmoment W0 5.4. Millised ristlõike parameetrid näitavad paindele töötava detaili tugevust? Paindeülesandes- ristlõike tugevust näitavad telg-tugevusmomendid (telginertsimomendid) ristlõike pinnakeset läbiva peateljestiku suhtes. 5.5. Nimetage kujundi esimese astme pinnamomendid! esimese astme momendid ehk staatilised momendid [m3]: 5.6. Nimetage kujundi teise astme pinnamomendid! teise astme momendid ehk inertsimomendid [m4]: 5.7. Defineerige kujundi kesk-teljestik! Iga rist-teljestik, mille suhtes 5.8. Mis on kujundi pinnakese? -keskteljestiku alguspunkt (sümmeetriatelgede lõikumispunkt) 5.9
122 Tugevusanalüüsi alused 8. LIITKOORMATUD DETAILIDE TUGEVUS 8. LIITKOORMATUD DETAILIDE TUGEVUS 8.1. Detaili tugevus vildakpaindel 8.1.1. Vildakpainde tugevusanalüüs Vildakpaine = sama ristlõike mõlema peatelje suhtes mõjub paindemoment (My ja Mz) (võivad lisanduda ka põikjõud Qy ja Qz) Sirge ja ühtlane vardakujuline detail on "vildakpaindes" (Joon. 8.1): · põik-koormus F ei mõju kesk-peatelgede sihis, kuid on suunatud pinnakeskmesse (või koormav pöördemoment M ei mõju kumbagi kesk-peatelje suhtes,
154 Tugevusanalüüsi alused 10. DETAILIDE VÄÄNDEDEFORMATSIOONID 10. DETAILIDE VÄÄNDEDEFORMATSIOONID 10.1. Varda väändenurk Väändenurk = varda ristlõike pöördenurk väänava momendi l l = = max toimel algasendi suhtes (Joon. 10.1) R Suheline väändenurk = varda pikkusühiku kohta tulev max
211 Tugevusanalüüsi alused 14. KÕVERATE VARRASTE TUGEVUS 14. KÕVERATE VARRASTE TUGEVUS 14.1. Konksude tugevus paindel. Näide 14.1.1. Kõvera varda ohtlik ristlõige Ühtlaselt kõver (varda telje kõverusraadius on konstantne R) ühtlane varras (varda ristlõike kuju ja pindala ei muutu) on koormatud painutava jõuga F (Joon. 14.1), sisejõudude analüüsiks kasutatakse lõikemeetodit: · varda koormatud osas tehakse radiaallõige (lõikemeetod); · radiaallõigetes mõjuvad sisejõud: N (pikijõud), Q (põikjõud) ja M (paindemoment); · sisejõudude epüürid on siinuselised (sinusoidi suurim ja vähim väärtus paiknevad lõigul, mille kesknurk on 90º);
3. Sisejõudude analüüs 3.1. Sisejõud lõikes D MD=0 3.2. Sisejõud lõikes C (+) 3.3. Sisejõud lõikes B (+) 3.4. Sisejõud lõikes E Selles punktis peaks QE=0 3.5. Sisejõud lõikes A FA=QA=7,5 kN(+) MA=0 3.6. Sisejõudude epüürid Ohtlikud ristlõiked on D ja E QE=0 QD=10 kN MD=0 4. Tugevusarvutused 4.1 INP-ristlõike nõutav tugevusmoment Painde tugevustingimus - suurim normaalpinge ristlõikes - ristlõike telg-tugevusmoment - ülesandes nõutav vartteguri väärtus - materjali voolepiir Ristlõike nõtav telg-tugevusmoment [W] = = = 26 kui paine on umber telje y 4.2 INP-ristlõike valik Valitakse sellise ristlõikega profiil mis vastab allolevale = 26 Tabelist on näha et sobib profiil INP100, mille = 34,2 26 4.3 Tala tugevuskontroll ohtlikus ristlõikes E Suurim paindepinge = = 453 MPa Tugevuse kontroll paindel = = = 0,52 0,5 4
MHE0011 TUGEVUSÕPETUS I Variant nr. Töö nimetus: A-3 B-8 Tala ristlõike tugevuse näitaja Üliõpilane (matrikli nr ja nimi) Rühm: Juhendaja: MAHB - 32 Priit Põdra Töö esitatud: Töö parandada: Arvestatud: 04.01.2012 1. Detailide joonised 1.1 L-profiil mõõtudega 50/50/3, mis oli antud Kuna aga antud möötmetega L-profiili ei ole Ruukki kataloogis, valitakse ligilähedane, milleks on 50/50/5
MHE0011 TUGEVUSÕPETUS I Variant nr. Töö nimetus: A9 B-0 Tala ristlõike tugevuse näitaja Üliõpilane (matrikli nr ja nimi) Rühm: Juhendaja: MAHB - 32 Priit Põdra Töö esitatud: Töö parandada: Arvestatud: 1. Detailide joonised 1.1 L-profiil mõõtudega 60/60/3, mis oli antud Arvutatakse pinnakeskme asukoht z0 b - cm See on ka märgitud alljärgneval joonisel, kus on ka kujutatud L-profiili mõõtmetega 60/60/3
1.31. Milles seisneb tugevusvaru? resultant ja pikkepinge? Tugevusõpetus I ja Tugevusõpetus II Teooriaküsimused 2.27. Sõnastage pikkepinge märgireegel! seadus väändel (joonis)? 2.28. Sõnastage Bernoulli hüpotees! 3.19. Defineerige puhas nihe! 2.29. Kuidas laotub pikkepinge? 3.20. Millised pinged mõjuvad väänatud varda 2.30. Millistes ristlõike punktides on sisepinnal, mis on telje suhtes 45 kraadi pikkepinge suurimad väärtused? kaldu? 2.31. Millistel sisepindadel mõjuvad pikke 3.21. Millisel sisepinnal mõjuvad puhta nihke korral nihkepinged? korral suurimad tõmbepinged? 2.32. Millistel sisepindadel mõjuvad pikke 3.22. Kuidas puruneb väänatud ümarvarras, kui
Mehhanosüsteemide komponentide õppetool Kodutöö nr 3 õppeaines TUGEVUSÕPETUS I (MHE0011) Variant Töö nimetus A B Tala ristlõike paindetugevuse näitajad 3 5 Üliõpilane Üliõpilaskood Esitamise kuupäev Õppejõud 2015 Külmvormitud võrdkülgse nurkprofiiliga vardast ja U-profiiliga Võrdkülgse vardast (mõlemad vastavalt EN 10162) on keevituse teel nurkprofiiliga
=0 =0 p * DE - FA = 0 DE = = 0 2.4 Sisejõud lõikes G' Tasakaaluvõrrandid: =0 =0 F*CG-FB*BG-MG => MG = 10*1,875-20*0,625=18,75-12,5 = 6,25 kNm 2.5 Sisejõud lõikes E Tasakaaluvõrrandid: =0 =0 kN 2.5 Sisejõude epüürid Ohtlikud ristlõiked on QC - QG = 10 kN MB = 12,5 kNm 3. Tugevusarvutus 3.1 INP-ristlõike nõtav tugevusmoment Painde tugevustingimus - suurim normaalpinge ristlõikes - ristlõike telg-tugevusmoment - ülesandes nõutav vartteguri väärtus - materjali voolepiir Ristlõike nõtav telg-tugevusmoment [W] = = = 21,3 kui paine on umber telje y 3.2 INP-ristlõike valik Valitakse sellise ristlõikega profiil mis vastab allolevale = 21,3 Tabelist on näha et sobib profiil INP200, mille = 26 21,3 3.3 Tala tugevuskontroll ohtlikus ristlõikes B Suurim paindepinge = = 58 MPa Tugevuse kontroll paindel = = = 4,05 4 = 4
· kõik vibratsioonid (võlli pöörlemisest või masina töörezhiimist tingitud); · võlli pöörlemise dünaamilised koormused (tsentrifugaaljõud jms.); · hõõrdumine laagrites; · varda, rihmarataste ja teiste detailide omakaalud. Paindeülesande arvutusskeem Peatasand = ristlõike kesk-peatelje ja tuleb tavaliselt koostada mõlemas varda teljega määratud tasand (Joon. 6.2) peatasandis Priit Põdra, 2004 84 Tugevusanalüüsi alused 6. DETAILIDE TUGEVUS PAINDEL
· kõik vibratsioonid (võlli pöörlemisest või masina töörezhiimist tingitud); · võlli pöörlemise dünaamilised koormused (tsentrifugaaljõud jms.); · hõõrdumine laagrites; · varda, rihmarataste ja teiste detailide omakaalud. Paindeülesande arvutusskeem Peatasand = ristlõike kesk-peatelje ja tuleb tavaliselt koostada mõlemas varda teljega määratud tasand (Joon. 6.2) peatasandis Priit Põdra, 2004 84 Tugevusanalüüsi alused 6. DETAILIDE TUGEVUS PAINDEL
2.5 Sisejõud lõikes E Tasakaaluvõrrandid: =0 =0 kN FA * AE = 8,75*0,375 = 3,28 2.6 Sisejõude epüürid Ohtlikud ristlõiked on QC = 10 kN MB = 4,2 kNm 3. Tugevusarvutus 3.1 INP-ristlõike nõtav tugevusmoment Painde tugevustingimus - suurim normaalpinge ristlõikes - ristlõike telg-tugevusmoment - ülesandes nõutav vartteguri väärtus - materjali voolepiir Ristlõike nõtav telg-tugevusmoment [W] = = = 7,2 kui paine on umber telje y 3.2 INP-ristlõike valik Valitakse sellise ristlõikega profiil mis vastab allolevale = 7,2 Tabelist on näha et sobib profiil INP120, mille = 7,41 7,2 3.3 Tala tugevuskontroll ohtlikus ristlõikes B Suurim paindepinge = = 77 MPa Tugevuse kontroll paindel = = = 3,05 3 4
13.2). Vastavalt Euleri algoritmile mõjugu siis vardale (antud peatasandis) ka põiksuunaline juhuslik häiring FH: · tekib väike ja püsiv läbipaine (kui läbipaine häiringu kadudes püsib, kuid ei suurene, ongi rakendatud koormus kriitilise väärtusega FCR); · vardas mõjuvad sisejõud: pikijõud N ja paindemoment M; · varda iga ristlõike paindemoment M sõltub sealselt M = FCR v ; läbipaindest v: Priit Põdra, 2004 196 Tugevusanalüüsi alused 13. SURUTUD VARRASTE STABIILSUS · varda läbipaine omakorda on seotud paindemomendiga läbi varda elastse
1.5. Kuidas arvutada kontaktpinna muljumispinge väärtusi? F- ühe kontaktiala koormus 1.6. Defineerige tugevustingimus lõikel! Koormamisel vardas tekkiva lõikepinge väärtused ei tohi ületada lubatavad nihkepinget ! 1.7. Defineerige tugevustingimus muljumisele! Koormamisel kontaktpinnal tekkiva muljumispinge väärtused ei tohi ületada lubatavat muljumispinget! 2. VARDA RISTLÕIKE TUNNUSSUURUSED 2.1. Milline ristlõike parameeter näitab tõmbele töötava detaili tugevust? pindala A, [m2] 2.2. Milline ristlõike parameeter näitab lõikele töötava detaili tugevust? pindala A, [m2] 2.3. Milline ristlõike parameeter näitab väändele töötava detaili tugevust? Polaar-tugevusmoment Wo [m3] 2.4. Millised ristlõike parameetrid näitavad paindele töötava detaili tugevust? Paindeülesandes- ristlõike tugevust näitavad telg-tugevusmomendid
täismillimeetriteks; 2. Arvutada etteantud seosest varda jämedama osa läbimõõt D, ümmardades tulemuse täismillimeetriteks, ja raadius seosest R = 0,2(D – d). Koostada varda ohtliku koha eskiis (mõõtkavas 1:1); 3. Määrata ülemineku B staatika pingekontsentratsiooniteguri Kt väärtus ning arvutada pingekontsentratsiooniteguri väärtus tsüklilisel koormusel K-1; 4. Koostada pingekontsentraatoriga ristlõike B ohtlike punktide kohaliku pinge ajalist muutust näitav graafik; 5. Arvutada materjali pöördpainde väsimuspiir seosega -1 = 0,5Rm; D 6. Arvutada ristlõike B kohalik väsimuspiir 1 , kasutades väsimuspiiri alanemise tegurit, mille väärtus tuleb seosest K = KkKmKpKtKu, kus (vt harjutustunni näide):
2. Arvutada etteantud seosest varda jämedama osa läbimõõt D, ümmardades tulemuse täismillimeetriteks, ja raadius seosest R = 0,2(D – d). Koostada varda ohtliku koha eskiis ( mõõtkavas 1:1); 3. Määrata ülemineku B staatika pingekontsentratsiooniteguri Kt väärtus ning arvutada pingekontsentratsiooniteguri väärtus tsüklilisel koormusel K-1; 4. Koostada pingekontsentraatoriga ristlõike B ohtlike punktide kohaliku pinge ajalist muutust näitav graafik; 5. Arvutada materjali pöördpainde väsimuspiir seosega σ- 1 = 0,5Rm ; 6. Arvutada ristlõike B kohalik väsimuspiir , kasutades väsimuspiiri alanemise tegurit, mille väärtus tuleb seosest K = Kk KmKpKtKu, kus (vt harjutustunni näide): ● Kk on koormusliigitegur,
.. 0,1) m. Lõige 2 Uurin lõike 2 alumist poolt. Lõike 2 tasakaalutingimusest saan kirjutada: Järelikult on sisejõud NII = F (-) konstantne ja survejõud lõigul CH, kui XLI = (0,1 ... 0,4) m. Kogu varda sisejõud on nüüd teada. 3. Pikijõu epüür Varras on pikkusel BC tõmmatud ja lõigul CH surutud. Varras on oma pikkuses ühtlaselt koormatud, aga varda ristlõiked ei ole samad. Järelikult pean vaatama ka varda ristlõikepindala epüüri. 4. Varda ristlõike pindala epüür Lõigul BC on varras silindriline, mille ristlõige on ring. Lõigul CG on varras silindriline, mille ristlõige on rõngas. Lõigul GH on varras kooniline, mille ristlõige on rõngas. Lõigu BC ristlõike pindala on: Lõigu CG ristlõike pindala on: Uurin lõigu GH viit erinevat ristlõiget, sest ristlõike pindala muutub lõigul GH kõverjooneliselt ja nii saan enam vähem piisava täpsusega epüüri. Arvutan koonuse ristlõigete läbimõõdud:
MB p*AC'*(AC'/2+CB) 2,425*4,52,25*(2,25/2+2,25)= kNm Sisejõud lõikes D' D'D -> 0 BD' -> 2,25 m AD' -> 6,75 m Tasakaaluvõrrandid: =0 =0 -MD' - p*AC*(AC/2+CD') AD' MD' p*AC*(AC/2+CD') AD'+ -4,4*2,25(2,25/2+4,5) 2,425*6,75+17,475*2,25= kNm Sisejõudude epüürid: Paindemomendiepüür: Põikjõuepüür: Ohtlikud ristlõiked on ja MB -22,5 kNm Tugevusarvutus INP-ristlõike nõtav tugevusmoment Painde tugevustingimus - suurim normaalpinge ristlõikes - ristlõike telg-tugevusmoment - ülesandes nõutav vartteguri väärtus - materjali voolepiir Ristlõike nõtav telg-tugevusmoment [W] = = = 383 INP-ristlõike valik Valitakse sellise ristlõikega profiil mis vastab allolevale = 383 Tabelist on näha et sobib profiil INP260, mille = 383 Tala tugevuskontroll ohtlikus ristlõikes B Suurim paindepinge = = 59 MPa Tugevuse kontroll paindel = = = 3,98 4 4 Ristlõike E tugevus paindel on tagatud Alljärgnevalt normaalpinge epüür Suurim lõikepinge
· kasutatakse ka muid teime (surveteim, paindeteim, väsimusteim, jne.). 1.11. Milles seisneb Hooke 'i seadus? Robert Hooke (16351703) uuris erinevate materjalide ja detailide elastseid omadusi nii tõmbel, paindel kui ka väändel. Selgus, et traadi pikenemine l on materjali elastse käitumise piirides · võrdeline selleks vajaliku tõmbejõuga F ning algpikkusega l; · pöördvõrdeline traadi ristlõike pindalaga A; Hooke'i seadus tõmbel: l=l/E x FL/A ehk = /E kus: l ? traadi algpikkus, [m]; l ? traadi absoluutne pikenemine, [m]; F ? tõmbekoormus, [N]; A ? traadi ristlõike pindala, [m2]; E ? materjali elastsusmoodul = võrdetegur, [Pa]; = ? traadi suhteline pikenemine; = F/A ? ristlõike pinnaühikule taandatud tõmbekoormus ehk tõmbepinge, [Pa] 1.12. Selgitage materjali elastsusmooduli olemus!
on esimesest 2 korda suurem, siis tasakaalustav jõud on võrdne ja sama suunaline esimese jõuga. Epüüril märgiga lõik on surutud ja + märgiga tõmmatud. 3. Detaili ristlõikepinge epüür. Märgin detailil ristlõiked ja arvutan nendes pindalad, koonuse osas leian kõigepealt ka diameetrid. Ristlõike G geomeetria ei ole üheselt määratud, seega on seal kaks pindala väärtust. G'- avaga ristlõige G''- avata ristlõige 3.1 Arvutan puuduvate ristlõigete läbimõõdud. 3.2 Arvutan ristlõigete pindalad. D- ristlõike läbimõõt d- ava läbimõõt A- pindala 4. Detaili pikkepinge epüür. 4.1 Arvutan pikkepinged valitud ristlõigetes.
15. Mis on materjali jäikus? Jäikus = detaili võime vastu panna deformatsioonidele (kuju muutustele) 16. Kuidas määratakse materjalide tugevus ja jäikusparameetrid? Materjalide tugevus- ja jäikusparameetrid on määratud katseliselt (teimimisega) 17. Milles seisneb Hooke'i seadus? Traadi pikenemine l on materjali elastse käitumise piirides - võrdeline selleks vajaliku tõmbejõuga F ning algpikkusega l , pöördvõrdeline traadi ristlõike pindalaga A. 18. Selgitage materjali elastsusmooduli olemus! Elastsusmoodul E = võrdetegur, mis on arvuliselt võrdne pingega, kui = 1 (sellist pinget tavaliselt olla ei saa, kuna materjal puruneb enne) 19. Milles seisneb algmõõtmete printsiip? Algmõõtmete printsiip - Kui detaili elastsed deformatsioonid on algmõõtmetega võrreldes väikesed (l << l), siis tugevusanalüüsil jäetakse need deformatsioonid arvestamata ehk deformeerunud keha mõõtmed asendatakse algmõõtmetega 20
õppejõud) 3. Koostada valitud mõõtkavades paindemomendi M ja põikjõu Q epüür; 4. Tuvastada tala ohtlikud ristlõiked (või ohtlik ristlõige), koostada painde tugevustingimus ning määratleda vähima võimaliku materjalimahuga sobiv INP-profiil; 5. Koostada valitud mõõtkavas selle INP-profiiliga tala ristlõike kujutis ning ohtlike ristlõigete (või ohtliku ristlõike) normaalpinge ja nihkepinge epüürid; 6. Arvutada ohtlike ristlõigete (või ohtliku ristlõike) varutegurid normaalpinge ja nihkepinge järgi ning kontrollida tala tugevust; 7. Koostada (vajadusel) tala ekvivalentne arvutusskeem ning läbipainde v ja pöördenurga universaalvõrrandid;
nelikanttoru. Varda kinnitusviis ei ole otsustatud. Arvutada varda teljesihiliselt koormava aktiivse punktkoormuse F suurim lubatav väärtus kõigi joonisel näidatud nelja kinnitusviisi jaoks. Varuteguri nõutav väärtus on [S] = 2. Ruudukujulise nelikantristlõike mõõtmed (H x B x T) valida vastavalt üliõpilaskoodi viimasele numbrile A. Varda pikkus L valida vastavalt üliõpilaskoodi eelviimasele numbrile B. Ruudukujulise nelikanttoru ristlõike andmed võtta juuresolevast Ruukki tootekataloogi väljavõttest. Vajalikud etapid: 1. Tuvastage tootetabelist nelikanttoru ristlõike vajalikud parameetrid; 2. Arvutage antud materjalile Euleri piirsaledus E; 3. Arvutage ohtlik saledus varda iga kinnitusviisi jaoks; 4. Arvutage nõtketegur varda iga kinnitusviisi jaoks; 5. Arvutage koormuse F suurim lubatud väärtus (0,1 kN täpsusega)
3.2. Väänava koormuse mõju vardale Väänava pöördemomendiga M koormatud sirge varras (Joon. 3.2): · pöördemomendi M toimel ristlõiked pöörduvad üksteise suhtes ümber varda telje (varras väändub); · igale M väärtusele vastab varda parameetritest (materjal ja geomeetria) sõltuv väändedeformatsioon; · väändedeformatsiooni iseloomustavad iga ristlõike väändenurk (raadiuse pöördenurk algasendist) ja varda suhteline väändenurk (varda moodustaja kaldenurk algasendist); · koormuse M kasvades väändenurgad suurenevad (antud juhul); · koormuse M vähenedes väändedeformatsioon ( ja ) väheneb või kaob täielikult (elastsus). Väänatud sirged vardad
Al31 3500 MV303 0,35 Al63 4400 MV412 0,45 Al70 5100 MV514 0,35 Värv puudub 0,00 2 Hind Kr/L 62,30 32,70 72,60 53,75 61,40 39,50 69,30 55,20 52,80 48,90 48,20 52,40 54,70 0,00 Detaili ristlõike pindala ja ümbermõ b h h2 d bv hv c A hv h P V St bv Materjali mark
F l Joonis 2.2 Priit Põdra, 2004 14 Tugevusanalüüsi alused 2. DETAILIDE TUGEVUS TÕMBEL JA SURVEL · varda pikkuse muutuse l väärtus vastava koormuse F väärtuse mõjudes sõltub materjali omadustest ja ristlõike pindalast; · varda pikkuse muutuse ja seda esile kutsunud koormuse väärtuste sõltuvus on lineaarne (Hooke'i seadus). Tõmme varras pikeneb (l võrra) Surve varras lüheneb (l võrra) MÄRGIREEGEL: Pikenemine on positiivne (+) Lühenemine on negatiivne (-) Pikideformatsioon = varda telje sihiline deformatsioon (pikenemine ja/või lühenemine)
Võll on väänduv, (aga ei paindu); Alus on absoluutselt jäik; Laagrid on absoluutselt jäigad. Ei arvesta tühise mõjuga parameetreid: varda paine (kuna laagrid on rihmaratastele küllat ligidal); kõik vibratsioonid; võlli pöörlemisest tekkinud dünaamilised koormused (tsentrifugaaljõud jms.); hõõrdumine laagrites. 3.2. Mis on väändedeformatsioon? Väänava koormuse mõju vardale väändedeformatsiooni iseloomustavad iga ristlõike väändenurk (raadiuse pöördenurk algasendist) ja varda suhteline väändenurk 3.3. Kirjeldage puhast väänet! = varda tööseisund, kus: *ristlõiked pöörduvad üksteise suhtes ümber varda telje; *varda telg jääb sirgeks ja varda pikkus ei muutu; *ristlõiked jäävad paralleelseteks ja risti teljega; *ristlõiked jäävad tasapinnalisteks ja ei muuda kuju. 3.4. Nimetage puhta väände sisejõud! = keha osakestevaheliste jõudude (molekulaarjõudude) resultant 3.5
Fmin 2. Arvutada etteantud seosest varda jämedama osa läbimõõt D, ümmardades tulemuse täismillimeetriteks, ja raadius seosest R = 0,2(D – d). Koostada varda ohtliku koha eskiis (mõõtkavas 1:1); 3. Määrata ülemineku B staatika pingekontsentratsiooniteguri Kt väärtus ning arvutada pingekontsentratsiooniteguri väärtus tsüklilisel koormusel K-1; 4. Koostada pingekontsentraatoriga ristlõike B ohtlike punktide kohaliku pinge ajalist muutust näitav graafik; 5. Arvutada materjali pöördpainde väsimuspiir seosega -1 = 0,5Rm; 6. Arvutada ristlõike B kohalik väsimuspiir 1D , kasutades väsimuspiiri alanemise tegurit, mille väärtus tuleb seosest K = KkKmKpKtKu, kus (vt harjutustunni näide):
Zc1 = 0 Zc2 = 40 11,5 + 16,4 = 44,9 mm Liitkujundi pinnakeskme koordinaadid ¹ + ² 0225+10814 Yc = = ¹+² = 225 +814 = 7,8 ¹ + ² 0225+44,9 814 ZC = = ¹+² = 225 +814 = 35,2 Liitkujundi pindala A=225 + 814 = 1039 mm² 2. Ristlõike telg-inertsmomendid Esimese osakujundi telg-inertsmomendid I(1) y1 = Ix = 35100 mm4 I(1) z1 = Ix = 35100 mm4 e(1)z = Zc = 35,2 mm e(1)y = Yc = 7,8 mm Inertsmomendid telgede y ja z suhtes I(1)y = I(1)y1 + (e(1)z)2 * A(1) = 35100 + (35,2)² * 225 =313884 mm4 I(1)z = I(1)z1 + (e(1)y)2 * A(1) = 35100 + (7,8)² * 225 =48789 mm4 Teise osakujundi telg-inertsmomendid I(2) y2 = Iy = 200800 mm4 I(2) z2 = Ix = 791500 mm4
nelikanttoru. Varda kinnitusviis ei ole otsustatud. Arvutada varda teljesihiliselt koormava aktiivse punktkoormuse F suurim lubatav väärtus kõigi joonisel näidatud nelja kinnitusviisi jaoks. Varuteguri nõutav väärtus on [S] = 2. Ruudukujulise nelikantristlõike mõõtmed (H x B x T) valida vastavalt üliõpilaskoodi viimasele numbrile A. Varda pikkus L valida vastavalt üliõpilaskoodi eelviimasele numbrile B. Ruudukujulise nelikanttoru ristlõike andmed võtta juuresolevast Ruukki tootekataloogi väljavõttest. Vajalikud etapid: 1. Tuvastage tootetabelist nelikanttoru ristlõike vajalikud parameetrid; 2. Arvutage antud materjalile Euleri piirsaledus λE ; 3. Arvutage ohtlik saledus varda iga kinnitusviisi jaoks; 4. Arvutage nõtketegur φ varda iga kinnitusviisi jaoks; 5. Arvutage koormuse F suurim lubatud väärtus (0,1 kN täpsusega)
=0 =0 p * DE - FA = 0 DE = = 0 2.4 Sisejõud lõikes G' Tasakaaluvõrrandid: =0 =0 F*CG-FB*BG-MG => MG = 10*1,875-20*0,625=18,75-12,5 = 6,25 kNm 2.5 Sisejõud lõikes E Tasakaaluvõrrandid: =0 =0 kN 2.5 Sisejõude epüürid Ohtlikud ristlõiked on QC - QG = 10 kN MB = 12,5 kNm 3. Tugevusarvutus 3.1 INP-ristlõike nõtav tugevusmoment Painde tugevustingimus - suurim normaalpinge ristlõikes - ristlõike telg-tugevusmoment - ülesandes nõutav vartteguri väärtus - materjali voolepiir Ristlõike nõtav telg-tugevusmoment [W] = = = 21,3 kui paine on umber telje y 3.2 INP-ristlõike valik Valitakse sellise ristlõikega profiil mis vastab allolevale = 21,3 Tabelist on näha et sobib profiil INP200, mille = 26 21,3 3.3 Tala tugevuskontroll ohtlikus ristlõikes B Suurim paindepinge = = 58 MPa Tugevuse kontroll paindel = = = 4,05 4 = 4
i U ( x) = t A n -1, i =1 n( n - 1) tn-1,- Studenti tegur ("Füüsika praktikumi metoodiline juhend I", lk.17, tabel 1) - usaldatavus; füüsika praktikumides: =0,95 (3) B-tüüpi mõõtemääramatus (süstemaatiline viga): ep U B ( x ) = t 3 mõõtevahendi täpsus (4) Liitmääramatuse leidmine: Kaudne viga: (Toru ristlõike pindala ja selle viga) S = f ( ds , dv ) S= 4 ( 2 dv - ds 2 ) 2 2 S S S = ( ) U c d v + U c ( d s )
x F x N Ristlõiked lähenevad Ristlõiked kulgevad üksteise Ristlõiked pöörduvad Ristlõiked pöörduvad üksteisele või kaugenevad suhtes detaili telje ristsihis üksteise suhtes detaili telje üksteise suhtes ristlõike üksteisest detaili telje sihis ümber kesk-peatelgede ümber Survepurunemine Lõikepurunemine Väändepurunemine Paindepurunemine M M
S355J2H nelikanttoru. Varda kinnitusviis ei ole otsustatud. Arvutada varda teljesihiliselt koormava aktiivse punktkoormuse F suurim lubatav väärtus kõigi joonisel näidatud nelja kinnitusviisi jaoks. Varuteguri nõutav väärtus on [S] = 2. Ruudukujulise nelikantristlõike mõõtmed (H x B x T) valida vastavalt üliõpilaskoodi viimasele numbrile A. Varda pikkus L valida vastavalt üliõpilaskoodi eelviimasele numbrile B. Ruudukujulise nelikanttoru ristlõike andmed võtta juuresolevast Ruukki tootekataloogi väljavõttest. Vajalikud etapid: 1. Tuvastage tootetabelist nelikanttoru ristlõike vajalikud parameetrid; 2. Arvutage antud materjalile Euleri piirsaledus E; 3. Arvutage ohtlik saledus varda iga kinnitusviisi jaoks; 4. Arvutage nõtketegur varda iga kinnitusviisi jaoks; 5. Arvutage koormuse F suurim lubatud väärtus (0,1 kN
b = 8 cm Arvutada joonisel esitatud kujundi keskpeainertsimomendid. 80 Nõutav lahenduskäik: · Määrata kujundi keskpeateljed · Arvutada kujundi peainertsmomendid. 90 · Esitada sobivas mõõtkavas joonis, kus on näidatud kujundi mõõtmed, arvutustes kasutatud teljed ja nende asendit kirjeldavad mõõtmed. 160 2. Ristlõike pinnakeskme asukoht ja keskpeateljestik 1 C1 z1 Osakujundid Osakujund nr 1 - poolring pinnakeskmega 2 C1 C2 z2 Osakujund nr 2 - ristkülik
b = 8 cm Arvutada joonisel esitatud kujundi keskpeainertsimomendid. 80 Nõutav lahenduskäik: · Määrata kujundi keskpeateljed · Arvutada kujundi peainertsmomendid. 90 · Esitada sobivas mõõtkavas joonis, kus on näidatud kujundi mõõtmed, arvutustes kasutatud teljed ja nende asendit kirjeldavad mõõtmed. 160 2. Ristlõike pinnakeskme asukoht ja keskpeateljestik 1 C1 z1 Osakujundid Osakujund nr 1 - poolring pinnakeskmega 2 C1 C2 z2 Osakujund nr 2 - ristkülik
Joonis 1. Arvutusskeem Tasakaaluvõrrandid: Y = 0 : Q + q dz - Q - d Q = 0 ; dz M C = 0 : - M - Qdz - qdz + M + dM = 0 . 2 teist järku väike suurus Esimesest tasakaaluvõrrandist saame, et põikjõu tuletis tala ristlõike abtsissi järgi on võrdne lauskoormusega: dQ =q. dz Teisest tasakaaluvõrrandist saame, et paindemomendi tuletis tala ristlõike abtsissi järgi on võrdne põikjõuga: dM =Q. dz Seega paindemomendi teine tuletis tala ristlõike abtsissi järgi on võrdne
2,976 2,922 MZ A C B D Vaadeldava rakendatud koormuse korral saame vastavalt III tugevusteooriale eq = x2 + 4 xy 2 + xz 2 ( ) Kuna võlli ringikujulise ristlõike korral on põikjõududest Qy ja Qz tekkivate nihkepingete osatähtsus tugevuse seisukohalt ebaoluline, siis arvestame ainult nihkepingeid, mis tekivad väändemomendist T max = ( ) + ( ) max 2 xy max 2 xy = T
Pingekontsentratsioonitegur tsüklilisel koormusel Pingekontsentratsioonitegur TSÜKLILSEL koormusel: q = kontsentratsioonitundlikkuse tegur Kontsentratsioonitudlikkuse tegur: r = pingekontsentraatori kõverusraadius a = Neuber'i konstant Kontsentratsioonitundlikkuse tegur: Pingekontsentratsioonitegur TSÜKLILISEL koormusel: NB! Pingekontsentratsioonitegur TSÜKLILISEL koormusel on väärtuselt väiksem, kui pingekontsentratsioonitegur STAATILISEL koormusel. Ja nii ongi. 4 Ristlõike B ohtlike punktide kohaliku pinge ajalist muutust näitav graafik Kohalik paindepinge amplituudväärtus: Kohalik paindepinge keskväärtus: 5 Materjali pöördpainde väsimuspiir = Suurim sümmeetrilise pingetsükli amplituudpinge, mida sellest materjalist katsekeha talub purunemata enam, kui 106 pingetsükli vältel. 6 Ristlõike B kohalik väsimuspiir , kasutades väsimuspiiri alanemise tegurit Väsimuspiiri alanemise tegur:
betooni tõmbepingeid või väldivad neid. Betooni eelpingestamiseks kasutatakse konstrukt- siooni paigaldatavat kõrgtugevat pingearmatuuri. Joonis 2 Joonisel 2 näeme pingbetoontala, kus betooni eelsurvepinge saadakse betoneerimisel kanalis- se jäetud pingearmatuuri pingestamisel jõuga P0 vastu elemendi otsapindu. Eelpingestusjõu suuruse ja asukoha sobiva valikuga on võimalik saavutada, et betooni eelsurvepinge cp ja väliskoormuse põhjustatud pinge cF summa c jääb kogu ristlõike ulatuses survepingeks, mis ühtlasi väldib ka prao tekkimise ristlõikes. Betooni ja terasarmatuuri koostöö eelduseks on nende materjalide mõningate füüsikalis- mehaaniliste omaduste sobivus: kivistumisel betoon nakkub armatuuriga, mistõttu konstruktsioonis on mõlema materjali suhtelised deformatsioonid võrdsed; terase ja betooni soojuspaisumise tegurid on ligikaudu võrdsed [terasel 1,2×10-5, betoonil
; ; . Kaalutud keskmine 4 3 KATUSEKONSTRUKTSIOONI OMAKAAL 3.1 Roovtala ja katusepleki arvutus Roovtala sammu valikul tuleb arvestada: kandetalasildega, profiilpleki kandevõimega, sideme süsteemi kujundamisega. Kandetala sille on 17,0 m, seega üks võimalike roovtalade samme on 4,24 m. 3.1.1 Profiilplekk Valin profiilpleki ristlõike vastavalt katusepleki tootja projekteerimisjuhendile. Profiilplekile mõjuvad normatiivsed m2 koormused: Lumekoormus (Tuulekoormus) Valides koormuseks ainult lumekoormuse leiame juhendi tabelist sobivaks profiilplekiks PP 113/0,6 (kaaluga 7,65 kg/m2). 3.1.2 Katuseroovi valik Katauseroovi sille on 10,2 m, samm on 4,25 m, katuseroovideks võivad olla terasest kergroovid (C, Z või profiil) või valtsprofiilid. Katuseroovi arvutusskeemiks sobib antud juhul 1-avaline arvutusskeem.
arvutusskeem (vastavalt väärtustele A ja B); 2. Arvutada toereaktsioonide väärtused; 3. Koostada valitud mõõtkavadespaindemomendi M ja põikjõu Q epüür; 4. Tuvastada tala ohtlikud ristlõiked (või ohtlik ristlõige), koostada paindetugevustingimus ning määratleda vähima võimaliku materjalimahuga sobiv INP-profiil; 5. Koostada valitud mõõtkavasselle INP-profiiliga tala ristlõike kujutis ning ohtlike ristlõigete (või ohtliku ristlõike) ja nihkepinge τ epüürid; normaalpinge σ 6. Arvutada ohtlike ristlõigete (või ohtliku ristlõike) varutegurid normaalpinge ja nihkepinge järgi ning kontrollida tala tugevust; 7. Koostada v ja pöördenurga ϕ universaalvõrrandid;
8. Millised on pikke tunnused? *varda pikkus muutub *varda telg jääb sirgeks süsteem) tingimustest. *ristlõiked jäävad paralleelseteks ja risti teljega. 1.9. Millised on detaili koormuste kolm võimalikku allikat? elementide 2.9. Milles seisneb põikdeformatsioon pikkel? *tõmmatud varda pikenemisega omakaal, inertsijõud, teistelt kehadelt tulevad jõud ja momendid kaasneb ristlõike pindala vähenemine *surutud varda lühenemisega kaasneb 1.10. Kirjeldage staatilist koormust! : *ajas muutumatu või aeglaselt muutuv ristlõike pindala suurenemine 1.11. Kirjeldage dünaamilist koormust!: *muutub ajas kiiresti 2.10. Mis on Poisson'i tegur? (Laiuse suht muutus)/ (pikkuse suht muutus) e. 1.12. Milleks on vaja koormusi taandada? *Vaja on tegelikke koormusi µ=-('/) maksimaalselt taandada joon- ja/või üksikkoormusteks (s.t
tulemuse täismillimeetriteks; 2. Arvutada etteantud seosest varda jämedama osa läbimõõt D, ümmardades tulemuse täismillimeetriteks, ja raadius seosest R = 0,2(D d). Koostada varda ohtliku koha eskiis (mõõtkavas 1:1); 3. Määrata ülemineku B staatika pingekontsentratsiooniteguri Kt väärtus ning arvutada pingekontsentratsiooniteguri väärtus tsüklilisel koormusel K-1; 4. Koostada pingekontsentraatoriga ristlõike B ohtlike punktide kohaliku pinge ajalist muutust näitav graafik; 5. Arvutada materjali pöördpainde väsimuspiir seosega -1 = 0,5Rm; 6. Arvutada ristlõike B kohalik väsimuspiir , kasutades väsimuspiiri alanemise tegurit, mille väärtus tuleb seosest K = KkKmKpKtKu, kus (vt harjutustunni näide): Kk on koormusliigitegur, Km on mastaabitegur, mille tarvis ristlõike ekvivalentne läbimõõt arvutada seosega
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
