Определяем предельную нагрузку Pпр, исходя из условия равновесия

7. Определяем предельную нагрузку Pпр, исходя из условия равновесия

Σ Мi = 0; Ν1·а– Р·(a+c) + N2cos 45·b =0, где N1 = σт · А, и N2 = σт · 2А; σт=240МПа

8. Находим предельно допускаемую нагрузку

Задача № 4

Тема: Расчет статически определимых брусьев на прочность и жесткость при кручении.

Дано:

Схема бруса.

Размеры нагрузки.

Требуется:

Рассчитать брус на прочность и жесткость

Построить эпюры крутящих моментов, касательных напряжений и углов поворота.

Дано:

m1 = 400 Н∙м

m2 = 1200 Н∙м

m3 = 2400 Н∙м

m4 = 400 Н∙м

m5 = m5 Н∙м

[τ] = 40 МПа

[θ] = 0,5

d = 0,5

d1 = 1.5b

d2 = 2b

d3 = 2.5b

a = 0.3 м

Найти: Т, τ, θ - ?

Решение.

Составим уравнение статики:

Σ Мi = 0

m1 – m2 – m3 + m4 + m5 = 0

m5 = - m1 + m2 + m3 – m4 = - 400 + 1200 + 2400 – 400 = 2800 H·м

T1 = + m1 = 400 H·м

T2 = m1 – m2 = 400 – 1200 = - 800 H·м

T3 = m1 – m2 – m3 = - 800 – 2400 = - 3200 H·м

T4 = m1 – m2 – m3 = - 800 – 2400 = - 3200 H·м

T5 = m1 – m2 – m3 + m4 = – 2800 H·м

T6 = m1 – m2 – m3 + m4 + m5 = 0 H·м

Определяем полярный момент сопротивления на каждом участке Wpi:

Определяется касательное напряжение на каждом участке по формуле , выражая каждое значение через 1/b3

Определяем максимальное значение касательного напряжения из пяти значений:

τmax = max {τ1, τ2, τ3, τ4, τ5} ≤ [τ] ;

τ3 ≤ [τ]

Определяется полярный момент инерции по данной формуле  на каждом участке:

5. Определяем относительный угол закручивания по формуле

Определяем максимальное значение:

Примем максимальное значение из полученных значений b:

b≥{|b1|,|b2|} = b1 = 54,3 мм = 54,3·10 - 3 м = 55мм

6. Определяем действительные значения касательного напряжения τi:

Определяем действительные значения относительного угла закручивания θi:

Определяем по формуле значение перемещения

Находим числовые значения перемещения Δφi по сечениям:

φА = 0

φВ = φА + φ1 = 0 + 0,000176053 = 0,000176053 рад;

φС = φВ + φ2 = 0,000176053 + 0,000149169 = 0,000325222 рад;

φD = φС + φ3 = 0,000325222 + 0,000168185 = 0,000493407 рад;

φЕ = φD + φ4 = 0,000493407 + 0,000168185 = 0,000661592 рад;

φF = φЕ + φ5 = 0,000661592 + 0,003477358 = 0,00413895 рад;

φG = φF + φ6 = 0,00413895 + 0= 0,00413895 рад.