background image

Politechnika Poznańska 

Wydział Architektury Budownictwa 

i Inżynierii Środowiska 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

Ćwiczenie nr 6 

D

YNAMIKA 

– 

UJĘCIE KLASYCZNE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wykonał: 
Sierocki Damian  
gr. 8 IDK 
Rok studiów:     III 
Semestr            VI 

 

Poznań 2005 

background image

Politechnika Poznańska    Instytut Konstrukcji Budowlanych    Zakład Mechaniki Budowli 

2004/2005 

 

 

www.ikb.poznan.pl/anita.kaczor 

wykonał Damian Sierocki 

 

 

2

Dana jest belka: 

[m]

4

P(t)=P

O

sinpt

m

2

m

1

2

3

 

gdzie: 

kg

 

300

m

1

=

     

m

m

1

=

 

kg

 

500

m

2

=

    

1,667m

m

2

=

 

 
1. D

OBRANIE PRZEKROJU PRĘTÓW PRZY STATYCZNYM OBCIĄŻENIU MASAMI TAK

ABY MAX NAPRĘŻENIA BYŁY RZĘDU 

100MP

A

 

 

 

 

2

s

m

10

g =

 

 

kN

3

s

m

kg

3000

s

m

10

kg

300

g

m

P

2

2

1

1

=

=

=

=

 

 

kN

5

s

m

kg

5000

s

m

10

kg

500

g

m

P

2

2

2

2

=

=

=

=

 

 

M [kNm]

0,0

20,0

20,0

5,408

7,480

3 kN

5 kN

 

 

 

kNm

20

M

max

=

 

 

 

MPa

100

dop

max

=

σ

σ

 

 

 

2

x

max

cm

/

kN

0

.

10

W

M

 

 

 

3

2

x

cm

200

cm

/

kN

10

kNcm

2000

W

=

 

 

Przyjmuje I200: 

 

 

3

x

cm

0

,

214

W =

 

 

 

4

x

cm

0

,

2140

I =

 

 

 

2

cm

50

,

33

A =

 

 

Spr.: 

 

 

2

dop

2

3

cm

/

kN

10

cm

/

kN

346

,

9

cm

214

kNcm

2000

=

σ

<

=

 

 

background image

Politechnika Poznańska    Instytut Konstrukcji Budowlanych    Zakład Mechaniki Budowli 

2004/2005 

 

 

www.ikb.poznan.pl/anita.kaczor 

wykonał Damian Sierocki 

 

 

3

2. C

ZĘSTOŚĆ I POSTACIE DRGAŃ WŁASNYCH

 

-m

2

q

-m

1

q

 

SSD = 2 
 

  Równania ruchu: 

 

 

 

 



δ

+

δ

=

δ

+

δ

=

2

22

1

21

2

2

12

1

11

1

B

B

q

B

B

q

 

 

 

 

..

1

1

1

q

m

B

=

 

 

 

 

..

2

2

2

q

m

B

=

 

 

 

 







δ

+





δ

=





δ

+





δ

=

..

2

2

22

..

1

1

21

2

..

2

2

12

..

1

1

11

1

q

m

q

m

q

q

m

q

m

q

 

 

  Obliczenie współczynników macierzy podatności  

ds

EI

M

M

S

k

i

ik

∑∫

=

δ

 

0,864

0,864

0,0

0,840

M [m]

1,0

 

M [m]

4,0

4,0

1,6

2,0

0,0

1,0

 

(

)

1,224

864

,

0

3

2

864

,

0

2

2

1

864

,

0

840

,

0

2

864

,

0

864

,

0

2

840

,

0

840

,

0

2

6

3

EI

11

=

+

+

=

δ

 

(

)

41,333

0

,

4

3

2

0

,

4

0

,

4

2

1

0

,

4

0

,

2

2

0

,

4

0

,

4

2

0

,

2

0

,

2

2

6

5

EI

22

=

+

+

=

δ

 

(

)

(

)

-3,600

6

,

1

0

0

,

4

864

,

0

0

,

4

0

2

6

,

1

864

,

0

2

6

2

0

,

2

864

,

0

6

,

1

840

,

0

6

,

1

864

,

0

2

0

,

2

840

,

0

2

6

3

EI

12

=

+

+

+

+

=

δ

 

background image

Politechnika Poznańska    Instytut Konstrukcji Budowlanych    Zakład Mechaniki Budowli 

2004/2005 

 

 

www.ikb.poznan.pl/anita.kaczor 

wykonał Damian Sierocki 

 

 

4

EI

1,224

11

=

δ

 

EI

41,333

22

=

δ

 

EI

-3,600

12

=

δ

 

Po podstawieniu masy zastępczej otrzymujemy: 

 



=

+

=

+

  

0

q

m

EI

68,889

q

m

EI

3,600

q

   

0

q

m

EI

6,000

q

m

EI

1,224

q

..

2

..

1

2

..

2

..

1

1

 

Rozwiązanie przyjmuje postać: 

 

t

sin

A

q

i

i

ω

=

 

t

cos

A

q

i

.

i

ω

ω

=

 

 

t

sin

A

q

i

2

..

i

ω

ω

=

 

 

 




=

ω

ω

+

=

ω

+

ω

  

0

A

EI

m

68,889

A

EI

m

3,600

A

    

0

A

EI

m

6,000

A

EI

m

1,224

A

2

2

1

2

2

2

2

1

2

1

 

Podstawienie:  

EI

m

2

ω

=

λ

 

 



=

λ

λ

+

=

λ

+

λ

  

0

A

68,889

A

3,600

A

    

0

A

6,000

A

1,224

A

2

1

2

2

1

1

 

 

 

(

)

(

)



=

λ

+

λ

=

λ

+

λ

  

0

A

68,889

1

A

3,600

    

0

A

6,000

A

1,224

1

2

1

2

1

 

Korzystam z programu do obliczenia uogólnionego problemu własnego macierzy  

 

0

q

)

B

A

(

=

λ

 

 

 



=

1

0

0

1

A

          



=

889

,

68

600

,

3

000

,

6

224

,

1

B

 

Wartości własne macierzy: 



=

λ

=

λ

1,10342

 

1445

0

,

0

2

1

 



=

=

λ

=

ω

=

=

λ

=

ω

s

rad

401,692

300

10342

,

1

10

4387

m

EI

s

rad

  

45,967

300

01445

,

0

10

4387

m

EI

4

2

2

4

1

1

 

 

2

9

m

/

N

10

205

GPa

205

E

=

=

 

4

5

4

m

10

14

,

2

cm

2140

I

=

=

 

2

5

9

Nm

  

43870000

10

14

,

2

10

205

EI

=

=

Wektory własne: 

[

]

1,0

   

0,0882577;

q

1

=

 

[

]

0,0529546

   

1,0;

q

2

=

 

background image

Politechnika Poznańska    Instytut Konstrukcji Budowlanych    Zakład Mechaniki Budowli 

2004/2005 

 

 

www.ikb.poznan.pl/anita.kaczor 

wykonał Damian Sierocki 

 

 

5

I postać drgań 

s

rad

  

45,967

1

=

ω

 

1,0

0,0882577

 

II postać drgań 

s

rad

  

629

,

01

4

2

=

ω

 

1,0

0,0529546

 

Sprawdzenie ortogalności drgań: 

0

500

0529546

,

0

)

0

,

1

(

300

0

,

1

0882577

,

0

=

+

 

0

0 =

 

 

3. A

MPLITUDY DRGAŃ WYMUSZONYCH 

 

 

[m]

P(t)=P

O

sinpt

m

2

m

1

4

2

3

 

 

 



δ

+

δ

+

δ

=

δ

+

δ

+

δ

=

)

t

(

P

B

B

q

)

t

(

P

B

B

q

22

2

22

1

21

2

12

2

12

1

11

1

 

 



δ

+





δ

+





δ

=

δ

+





δ

+





δ

=

pt

sin

P

q

m

q

m

q

pt

sin

P

q

m

q

m

q

0

22

..

2

2

22

..

1

1

21

2

0

12

..

2

2

12

..

1

1

11

1

 

 

Rozwiązanie przyjmuje postać: 

 

pt

sin

A

q

i

i

=

 

pt

cos

pA

q

i

.

i

=

 

 

pt

sin

A

p

q

i

2

..

i

=

 

 

=

+

=

+

 

P

EI

 

41,333

A

p

m

EI

68,889

A

p

m

EI

3,600

A

    

P

EI

3,600

-

A

p

m

EI

6,000

A

p

m

EI

1,224

A

0

2

2

1

2

2

0

2

2

1

2

1

 

 



=

=

+

 

0,014133

A

15,738

A

0,875

  

-0,001231

A

1,458

A

703

,

0

2

1

2

1

 

2

4

Nm

10

4387

EI

s

rad

49

,

188

2

30

p

Hz

30

p

N

15000

P

 

=

=

π

=

=

=

background image

Politechnika Poznańska    Instytut Konstrukcji Budowlanych    Zakład Mechaniki Budowli 

2004/2005 

 

 

www.ikb.poznan.pl/anita.kaczor 

wykonał Damian Sierocki 

 

 

6

 



=

=

m

  

-0,0008924

A

 

m

   

0,0000998

A

2

1

 

  Obliczenie amplitud siły bezwładności: 

 

 

(

)

i

2

i

A

p

m

B

=

 

 

(

)

kN

 

1,064

0000988

,

0

5

,

188

300

B

2

1

=

=

 

 

(

)

(

)

kN

 

-15,855

0,0008924

-

5

,

188

500

B

2

2

=

=

 

 

  Obwiednia momentów dynamicznych  

1,064 kN

15,855 kN

15 kN

0,0

2,604

2,287

3,420

M [kNm]

 

  Ponowne sprawdzenie zaprojektowanego przekroju: 

 

kNm

1

,

41

1

,

17

0

,

24

420

,

3

5

0

,

20

2

,

1

M

5

M

2

,

1

M

dy

st

=

+

=

+

=

+

=

 

 

 

 

 

 

MPa

215

dop

max

=

σ

σ

 

 

 

MPa

215

W

M

dop

x

max

=

σ

 

 

 

2

dop

2

cm

/

kN

5

,

21

cm

/

kN

21

,

19

214

4110

=

σ

=

 

 
Obliczony wcześniej przekrój przeniesie zadana obciążenie. 

 

 

 

KONIEC