background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

1

Zadanie 1

Na rysunku przedstawiono spos

ób obci¹¿enia belki siù¹ skupion¹ o staùej wartoœci,

kierunku  dzia

ùania  i  zwrocie.  Belka  wykonana  zostaùa  ze  stali  S235  i  posiada  na  caùej

d

ùugoœci staùy przekrój.

P

a

L

B

z

A

y

x

W zadaniu nale

¿y przeprowadziã obliczenia maksymalnych naprê¿eñ zginaj¹cych 

g

,

maksymalnej strza

ùki ugiêcia f oraz masy belki m dla dziewiêciu najczêœciej stosowanych

przekroi.  Ich  kszta

ùt  i  wymiary  okreœlono  na  rysunkach  poni¿ej.  Analizê  wymienionych

parametr

ów nale¿y przeprowadziã dla czterech przypadków belek charakteryzuj¹cych siê:

a)

 

sta

ù¹ wartoœci¹ jednego z gùównych wymiarów przekroju,

b)

 

sta

ù¹ wartoœci¹ maksymalnej strzaùki ugiêcia,

c)

 

sta

ù¹ wartoœci¹ maksymalnych naprê¿eñ zginaj¹cych,

d)

 

sta

ù¹ mas¹.

Dane: 

Szukane:

P = 4000 N 

g

  = ?

a = 500 mm 

f     = ?

L = 1000 mm 

m   = ?

E = 2.1 

 10

5

 MPa

 = 7.86 kg/dm

3

Rozwi

¹zanie:

1. Reakcje w podporach

R

A

 = R

B

 = P/2 = 2000 N

2. Moment gn

¹cy

M

g

 = R

 a = 2000  500 =1 000 000 Nmm = 1 000 Nm

          

0

M

g

 M

g

 =R

A

 a

pdfMachine by Broadgun Software  - a great PDF writer!  - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com  http://www.broadgun.com

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

2

3.  Obliczenia  napr

ê¿eñ  zginaj¹cych  

g

,  strza

ùki  ugiêcia  f  oraz  masy  m  dla  belki

posiadaj

¹cej staù¹ wartoœci¹ jednego z gùównych wymiarów przekroju

a. Kwadratowym (pr

êt kwadratowy)

Przyj

êto wymiary: H = 60 mm

Osiowy moment bezw

ùadnoœci 

I

x

 = 

12

H

4

= 1080000 mm

4

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci 

W

x

 = 

6

H

3

= 36000 mm

3

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

S = H

2

 = 3600 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f =

1080000

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

x

3

= 0.367 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 =

36000

10

1000

W

M

3

x

g

= 27.8

 

MPa

Masa belki

m = V 

  = S  L   = (3600 1000  0,000001)  7.86 = 28.4 kg

b. Kwadratowym (pr

êt kwadratowy)

Przyj

êto wymiary: H = 60 mm

Osiowy moment bezw

ùadnoœci 

I

x

 = 

12

H

4

= 1080000 mm

4

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

W

x

 = 

3

H

12

2 

= 25455.8 mm

3

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

S = H

2

 = 3600 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f =

1080000

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

x

3

= 0.367 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 =

8

.

25455

10

1000

W

M

3

x

g

= 39.3

 

MPa

Masa belki

 

m = V 

  = S  L   = (3600 1000  0,000001)  7.86 = 28.4 kg

H

x

x

y

y

H

H

x

x

y

y

H

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

3

c. Prostok

¹tnym (pùaskownik)

Przyj

êto wymiary: H = 60 mm, B = 15 mm

Osiowy moment bezw

ùadnoœci

                             I

x

 =

12

H

B

3

= 270000 mm

4

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

               W

x

 =

6

H

B

2

= 9000 mm

3

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

   S = H

2

 = 900 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f =

270000

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

x

3

= 1.470 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 =

9000

10

1000

W

M

3

x

g

= 111.1 MPa

Masa belki

m = V 

  = S  L   = (900 1000  0,000001)  7.86 = 7.1 kg

d. Prostok

¹tnym (pùaskownik)

       Przyj

êto wymiary: H = 60 mm, B = 15 mm

       Osiowy moment bezw

ùadnoœci

                         I

y

 =

12

B

H

3

= 16875 mm

4

       Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

                         W

y

 =

6

B

H

2

= 2250 mm

3

 

              Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

   

   S = H

2

 = 900 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f =

16875

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

y

3

= 23.5 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych



g

 =

2250

10

1000

W

M

3

y

g

= 444.4 MPa

 Masa belki

m = V 

  = S  L   = (900 1000  0,000001)  7.86 = 7.1 kg

B

x

x

y

y

H

H

y

y

x

x

B

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

4

e. Ko

ùowym (prêt okr¹gùy)

   Przyj

êto wymiary: D = 60 mm

   Osiowy moment bezw

ùadnoœci

                     I

x

 =

64

D

4

= 636172.5 mm

4

   Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

                     W

x

 =

32

D

3

= 21205.8 mm

3

   Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

   

   S = 

4

D

2

= 2827.4 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f =

5

.

636172

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

x

3

= 0.624 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych



g

 =

8

.

21205

10

1000

W

M

3

x

g

= 47.2 MPa

Masa belki

m = V 

  = S  L   = (2827.4  1000  0,000001)  7.86 = 22.2 kg

f. Pier

œcieniowym (ksztaùtownik zamkniêty okr¹gùy)

           Przyj

êto wymiary: D = 60 mm, g = 5 mm, d = D – 2g

           Osiowy moment bezw

ùadnoœci

  

              I

x

 =

64

d

D

4

4

= 329376.4 mm

4

           Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

              W

x

 =

D

d

D

32

4

4

= 10979.2

 

mm

3

           Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

 

S = 

4

d

D

2

2

= 863.9 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f =

4

.

329376

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

x

3

= 1.20 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 =

2

.

10979

10

1000

W

M

3

x

g

= 91.1 MPa

       

Masa belki

m = V 

  = S  L   = (863.9 1000  0,000001)  7.86 = 6.8 kg

D

x

x

y

y

D

x

x

y

y

g

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

5

g. Kwadratowym 

„pustym” w œrodku (ksztaùtownik zamkniêty kwadratowy)

          Przyj

êto wymiary: H = 60 mm, g = 5 mm, h = H – 2g

          Osiowy moment bezw

ùadnoœci

  

              I

x

 =

12

h

H

4

4

= 559166.7 mm

4

          Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

              W

x

 =

H

h

H

6

1

4

4

= 18638.9

 

mm

3

          Pole powierzchni przekroju poprzecznego 
 

S = 

2

2

h

H

= 1100 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f =

7

.

559166

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

x

3

= 0.71 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 =

9

.

18638

10

1000

W

M

3

x

g

= 53.7 MPa

Masa belki

m = V 

  = S  L   = (1100 1000  0,000001)  7.86 = 8.6 kg

h. Kwadratowym 

„pustym” w œrodku (ksztaùtownik zamkniêty kwadratowy)

  Przyj

êto wymiary: H = 60 mm, g = 5 mm, h = H – 2g

  Osiowy moment bezw

ùadnoœci

  

     I

x

 =

12

h

H

4

4

= 559166.7 mm

4

  Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

     W

x

 =

H

h

H

12

2

4

4

= 13179.7

 

mm

3

  Pole powierzchni przekroju poprzecznego 
 

     S = 

2

2

h

H

= 1100 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f =

7

.

559166

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

x

3

= 0.71 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 =

7

.

13179

10

1000

W

M

3

x

g

= 75.9 MPa

Masa belki

m = V 

  = S  L   = (1100 1000  0,000001)  7.86 = 8.6 kg

H

x

x

y

y

g

H

H

x

x

y

y

g

H

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

6

i. Prostok

¹tnym „pustym” w œrodku (ksztaùtownik zamkniêty prostok¹tny)

Przyj

êto wymiary: H = 60 mm, B = 40 mm, g = 5 mm

                 h = H 

– 2g,  b = B – 2g

Osiowy moment bezw

ùadnoœci

  

     I

x

 =

12

h

b

H

B

3

3

= 407500 mm

4

 Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

     W

x

 = 

H

6

h

b

H

B

3

3

 = 13583.3 mm

3

 Pole powierzchni przekroju poprzecznego 
 

     S = 

h

b

H

B

= 900 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

        

f =

407500

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

x

3

= 0.97 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 = 

3

.

13583

10

1000

W

M

3

x

g

= 73.6 MPa

Masa belki 

m = V 

  = S  L   = (900 1000  0,000001)  7.86 = 7.1 kg

x

x

y

y

H

B

g

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

7

4.  Obliczenia napr

ê¿eñ zginaj¹cych 

g

 oraz masy

 m dla belki posiadaj¹cej staù¹ wartoœã

maksymalnej strzaùki ugiêcia f

W obliczeniach przyj

êto, i¿ belkê bêdzie charakteryzowaùa staùa wartoœã strzaùki ugiêcia

f  =  1mm.  Po  przekszta

ùceniu  wzoru  na  strzaùkê  ugiêcia  okreœlono  wartoœã  osiowego

momentu bezw

ùadnoœci I

x

 wymaganego dla analizowanych przekroi

1

210000

48

1000

4000

f

E

48

L

P

I

3

3

x

= 396825.4 mm

4

Warto

œã osiowego momentu bezwùadnoœci posùu¿y do wyznaczenia wymiarów belki.

a. Kwadratowym (pr

êt kwadratowy)

Wymiary  przekroju  poprzecznego  belki  obliczamy  ze
wzoru na osiowy moment bezw

ùadnoœci 

H = 

4

4

x

4

.

396825

12

I

12

= 46.7 mm

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci 

W

x

 = 

6

H

3

= 16989.6 mm

3

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

S = H

2

 = 2182.2 mm

2

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 =

6

.

16989

10

1000

W

M

3

x

g

= 58.9

 

MPa

Masa belki

m = V 

  = S  L   = (2182.2 1000  0,000001)  7.86 = 17.2 kg

b. Kwadratowym (pr

êt kwadratowy)

Wymiary  przekroju  poprzecznego  belki  obliczamy  ze
wzoru na osiowy moment bezw

ùadnoœci 

H = 

4

4

x

4

.

396825

12

I

12

= 46.7 mm

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

W

x

 = 

3

H

12

2 

= 12013.5 mm

3

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

S = H

2

 = 2182.2 mm

2

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 =

5

.

12013

10

1000

W

M

3

x

g

= 83.2

 

MPa

Masa belki

 

m = V 

  = S  L   = (2182.2  1000  0,000001)  7.86 = 17.2 kg

H

x

x

y

y

H

H

x

x

y

y

H

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

8

c. Prostok

¹tnym (pùaskownik)

              Przyj

êto, ¿e wymiar B = 

H

4

1 

              Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

              ze wzoru na osiowy moment bezw

ùadnoœci, który po

              podstawieniu i przekszta

ùceniu ma postaã

                              H = 

4

4

x

4

.

396825

48

I

48

= 66.1 mm

                              B = 

H

4

1 

=16.5 mm

  Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

               W

x

 =

6

H

B

2

= 12013.5 mm

3

  Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

   S = 

H

B

 = 1091.1 mm

2

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 =

5

.

12013

10

1000

W

M

3

x

g

= 83.2 MPa

Masa belki

m = V 

  = S  L   = (1091.1  1000  0,000001)  7.86 = 8.6 kg

d. Prostok

¹tnym (pùaskownik)

       Przyj

êto, ¿e wymiar B = 

H

4

1 

       Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

        ze wzoru na osiowy moment bezw

ùadnoœci, który po

        podstawieniu i przekszta

ùceniu ma postaã

                         H = 

4

4

y

4

.

396825

768

I

768

= 132.1 mm

                              

   B = 

H

4

1 

=33.0 mm

       

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

                         

   W

y

 =

6

B

H

2

= 24027.0 mm

3

 

              Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

   

   S = 

H

B

= 4364.4 mm

2

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych



g

 =

0

.

24027

10

1000

W

M

3

y

g

= 41.6 MPa

 Masa belki

m = V 

  = S  L   = (4364.4  1000  0,000001)  7.86 = 34.3 kg

B

x

x

y

y

H

H

y

y

x

x

B

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

9

e. Ko

ùowym (prêt okr¹gùy)

 Wymiary przekroju poprzecznego belki obliczamy ze
 wzoru na osiowy moment bezw

ùadnoœci

                     D =

4

4

x

4

.

396825

64

I

64

= 53.3 mm

   Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

                     W

x

 = 14884.1 mm

3

   Pole powierzchni przekroju poprzecznego 
   

        S = 2233.1 mm

2

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych



g

 = 67.2 MPa

Masa belki

m = 17.6 kg

f. Pier

œcieniowym (ksztaùtownik zamkniêty okr¹gùy)

           Przyj

êto wymiary: g = 

D

25

2 

, d = D 

– 2g =

D

25

21 

           

Úrednicê D przekroju poprzecznego belki obliczamy

           ze wzoru na osiowy moment bezw

ùadnoœci, który po

           podstawieniu i przekszta

ùceniu ma postaã

           D =

4

4

x

12259

4

.

396825

1562500

12259

I

1562500

= 63.3 mm

                            d = 

3

.

63

25

21

D

25

21

= 53.2 mm

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

              

  W

x

 = 12529.3

 

mm

3

           

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

 

  S = 927.8 mm

2

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 = 79.8 MPa

       

Masa belki

m = 7.3 kg

D

x

x

y

y

D

x

x

y

y

g

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

10

g. Kwadratowym 

„pustym” w œrodku (ksztaùtownik zamkniêty kwadratowy)

         Przyj

êto wymiary: g = 

H

25

2 

, h = H 

– 2g =

H

25

21 

         Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

         ze wzoru na osiowy moment bezw

ùadnoœci, który po

         podstawieniu i przekszta

ùceniu ma postaã

         H=

4

4

x

49036

4

.

396825

1171875

49036

I

1171875

= 55.5 mm

             h = 

5

.

55

25

21

H

25

21

= 46.6 mm

          Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

              

   W

x

 =

H

h

H

6

1

4

4

= 14301.7

 

mm

3

          

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

 

   S = 

2

2

h

H

= 906.6 mm

2

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 =

7

.

14301

10

1000

W

M

3

x

g

= 69.9 MPa

Masa belki

m = V 

  = S  L   = (906.6  1000  0,000001)  7.86 = 7.1 kg

h. Kwadratowym 

„pustym” w œrodku (ksztaùtownik zamkniêty kwadratowy)

 Przyj

êto wymiary: g = 

H

25

2 

, h = H 

– 2g =

H

25

21 

 Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

  ze wzoru na osiowy moment bezw

ùadnoœci, który po

  podstawieniu i przekszta

ùceniu ma postaã

  H=

4

4

x

49036

4

.

396825

1171875

49036

I

1171875

= 55.5 mm

                     h = 

5

.

55

25

21

H

25

21

= 46.6 mm

  Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

     W

x

 = 10112.8

 

mm

3

  

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

 

     

   S = 906.6 mm

2

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 = 98.9 MPa

Masa belki

m = 7.1 kg

H

x

x

y

y

g

H

H

x

x

y

y

g

H

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

11

i. Prostok

¹tnym „pustym” w œrodku (ksztaùtownik zamkniêty prostok¹tny)

             Przyj

êto wymiary: g = 

H

25

2 

, h = H 

– 2g =

H

25

21 

                             B = 

H

3

2 

,  b = B 

– 2g =

H

75

38 

             Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

             ze wzoru na osiowy moment bezw

ùadnoœci, który po

             podstawieniu i przekszta

ùceniu ma postaã

             H = 

4

4

x

107333

4

.

396825

3515625

107333

I

3515625

= 60.0 mm

                               B = 

0

.

60

3

2

H

3

2

= 40.0 mm

   h =

0

.

60

25

21

H

25

21

= 50.4 mm

   b =

0

.

60

75

38

H

75

38

= 30.4 mm

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

     

   W

x

 = 13217.9 mm

3

 

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

 

     

   S = 869.1 mm

2

 

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 = 75.7 MPa

Masa belki 

m = 6.8 kg

x

x

y

y

H

B

g

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

12

5.  Obliczenia  strza

ùki  ugiêcia  f  oraz  masy  m  dla  belki  posiadaj¹cej  staù¹  wartoœã

maksymalnych naprê¿eñ zginaj¹cych 

g

W obliczeniach przyj

êto, i¿ belkê bêdzie charakteryzowaùa staùa wartoœã maksymalnych

napr

ê¿eñ  zginaj¹cych  

g

  =  100  MPa.  Na  tej  podstawie  okre

œlono  wartoœã  osiowego

wska

ênika wytrzymaùoœci W

x

, jakim powinien charakteryzowa

ã przekrój

100

10

1000

M

W

3

g

g

x

= 10 000 mm

3

Warto

œã osiowego wskaênika wytrzymaùoœci posùu¿y do wyznaczenia wymiarów przekroju

belki.

a. Kwadratowym (pr

êt kwadratowy)

Wymiary  przekroju  poprzecznego  belki  obliczamy  ze
wzoru na osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

H = 

3

3

x

10000

6

W

6

= 39.1 mm

Osiowy moment bezw

ùadnoœci 

I

x

 = 

12

H

4

= 195743.4 mm

4

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

S = H

2

 = 1532.6 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f =

4

.

195743

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

x

3

= 2.03 mm

Masa belki

m = V 

  = S  L   = (1532.6 1000  0,000001)  7.86 = 12.0 kg

b. Kwadratowym (pr

êt kwadratowy)

Wymiary  przekroju  poprzecznego  belki  obliczamy  ze
wzoru na osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

H = 

3

3

x

2

10000

12

2

W

12

= 43.9 mm

Osiowy moment bezw

ùadnoœci 

I

x

 = 310723.3 mm

4

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

S  = 1931.0 mm

2

H

x

x

y

y

H

H

x

x

y

y

H

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

13

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f = 1.28 mm

Masa belki

 

m = 15.2 kg

c. Prostok

¹tnym (pùaskownik)

              Przyj

êto, ¿e wymiar B = 

H

4

1 

              Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

              ze wzoru na osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci, który po

              podstawieniu i przekszta

ùceniu ma postaã

                              H = 62.1 mm

                              B = 

H

4

1 

=15.5 mm

  Osiowy moment bezw

ùadnoœci

                 I

x

 = 310723.3 mm

4

  Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

   S = 965.5 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f = 1.28 mm

Masa belki

m = 7.6 kg

d. Prostok

¹tnym (pùaskownik)

       Przyj

êto, ¿e wymiar B = 

H

4

1 

       Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

        ze wzoru na osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci, który po

        podstawieniu i przekszta

ùceniu ma postaã

                         H = 98.6 mm

                         B = 

H

4

1 

=24.7 mm

       

Osiowy moment bezw

ùadnoœci

                         

   I

y

 = 123310.6 mm

4

 

              Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

   

   S = 2432.9 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f = 3.22 mm

 Masa belki

m = 19.1 kg

B

x

x

y

y

H

H

y

y

x

x

B

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

14

e. Ko

ùowym (prêt okr¹gùy)

 Wymiary przekroju poprzecznego belki obliczamy ze
 wzoru na osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

                     D = 46.7 mm
   Osiowy moment bezw

ùadnoœci

                     I

x

 = 233508.9 mm

4

   Pole powierzchni przekroju poprzecznego 
   

       S = 1713.0 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

                     f = 1.70 mm

          Masa belki

   m = 13.5 kg

f. Pier

œcieniowym (ksztaùtownik zamkniêty okr¹gùy)

           Przyj

êto wymiary: g = 

D

25

2 

, d = D 

– 2g =

D

25

21 

           

Úrednicê D przekroju poprzecznego belki obliczamy

           ze wzoru na osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci, który po

           podstawieniu i przekszta

ùceniu ma postaã

           

D = 58.8 mm

                           d = 

8

.

58

25

21

D

25

21

= 49.4 mm

Osiowy moment bezw

ùadnoœci

              I

x

 = 293786.1

 

mm

4

           

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

 

  S = 798.3 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f = 1.35 mm

       

Masa belki

m = 6.3 kg

g. Kwadratowym 

„pustym” w œrodku (ksztaùtownik zamkniêty kwadratowy)

         Przyj

êto wymiary: g = 

H

25

2 

, h = H 

– 2g =

H

25

21 

         Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

         ze wzoru na osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci, który po

         podstawieniu i przekszta

ùceniu ma postaã

         H=

4

3

x

98072

10000

1171875

98072

W

1171875

= 49.3 mm

             h = 

3

.

49

25

21

H

25

21

= 41.4 mm

H

x

x

y

y

g

H

D

x

x

y

y

D

x

x

y

y

g

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

15

Osiowy moment bezw

ùadnoœci

              

   I

x

 =

12

h

H

4

4

= 246272.0

 

mm

4

          

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

 

   S = 

2

2

h

H

= 714.2 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f =

0

.

246272

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

x

3

= 1.60 mm

Masa belki

m = V 

  = S  L   = (714.2 1000  0,000001)  7.86 = 5.6 kg

h. Kwadratowym 

„pustym” w œrodku (ksztaùtownik zamkniêty kwadratowy)

 Przyj

êto wymiary: g = 

H

25

2 

, h = H 

– 2g =

H

25

21 

 Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

  ze wzoru na osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci, który po

  podstawieniu i przekszta

ùceniu ma postaã

  

       H = 55.3 mm

                     h = 

3

.

55

25

21

H

25

21

= 46.4 mm

  Osiowy moment bezw

ùadnoœci

     I

x

 = 390932.4

 

mm

4

  Pole powierzchni przekroju poprzecznego 
 

     S = 899.9 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f = 1.02 mm

Masa belki

m = 7.1 kg

i. Prostok

¹tnym „pustym” w œrodku (ksztaùtownik zamkniêty prostok¹tny)

             Przyj

êto wymiary: g = 

H

25

2 

, h = H 

– 2g =

H

25

21 

                             B = 

H

3

2 

,  b = B 

– 2g =

H

75

38 

             Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

             ze wzoru na osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci, który po

             podstawieniu i przekszta

ùceniu ma postaã

             

   H = 54.7 mm

                               B = 

7

.

54

3

2

H

3

2

= 36.5 mm

                                h =

7

.

54

25

21

H

25

21

= 46.0 mm

H

x

x

y

y

g

H

x

x

y

y

H

B

g

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

16

    b =

7

.

54

75

38

H

75

38

= 27.7 mm

Osiowy moment bezw

ùadnoœci

     

   I

x

  = 273558.2 mm

4

 

Pole powierzchni przekroju poprzecznego 

 

     

   S = 721.6 mm

2

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f = 1.45 mm

Masa belki 

m = 5.7 kg

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

17

6.  Obliczenia strza

ùki ugiêcia f oraz naprê¿eñ zginaj¹cych 

g

  dla  belki  posiadaj

¹cej staù¹

masê m

W obliczeniach przyj

êto, i¿ belkê bêdzie charakteryzowaùa staùa wartoœã masy m = 14

kg.  Na  tej  podstawie  mo

¿na okreœliã wartoœã pola powierzchni przekroju poprzecznego S

ze wzoru

000001

.

0

86

.

7

1000

14

L

m

S

= 1781.2 mm

2

Warto

œã  pola  powierzchni  przekroju  poprzecznego  posùu¿y  do  wyznaczenia  wymiarów

przekroju belki.

a. Kwadratowym (pr

êt kwadratowy)

Wymiary  przekroju  poprzecznego  belki  obliczamy  ze
wzoru na pola powierzchni

H = 

2

.

1781

S

= 42.2 mm

Osiowy moment bezw

ùadnoœci 

I

x

 = 

12

H

4

= 264380.7 mm

4

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

 W

x

 =

6

H

3

= 12528.7

 

mm

3

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f =

7

.

264380

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

x

3

= 1.50 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 =

7

.

12528

10

1000

W

M

3

x

g

= 79.8 MPa

b. Kwadratowym (pr

êt kwadratowy)

Wymiary  przekroju  poprzecznego  belki  obliczamy  ze
wzoru na pola powierzchni

H = 

2

.

1781

S

= 42.2 mm

Osiowy moment bezw

ùadnoœci 

I

x

 = 

12

H

4

= 264380.7 mm

4

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

              W

x

 =

12

H

2

3

= 8859.1

 

mm

3

H

x

x

y

y

H

H

x

x

y

y

H

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

18

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f =

7

.

264380

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

x

3

= 1.50 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 =

1

.

8859

10

1000

W

M

3

x

g

= 112.9 MPa

c. Prostok

¹tnym (pùaskownik)

              Przyj

êto, ¿e wymiar B = 

H

4

1 

              Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

              ze wzoru na pole powierzchni, kt

óry po podstawieniu

              i przekszta

ùceniu ma postaã

                              H = 84.4 mm

                              B = 

H

4

1 

= 21.1 mm

  Osiowy moment bezw

ùadnoœci

                 I

x

 = 1057522.8 mm

4

   Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

   W

x

 = 25057.5 mm

3

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f = 0.38 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 = 39.9 MPa

d. Prostok

¹tnym (pùaskownik)

       Przyj

êto, ¿e wymiar B = 

H

4

1 

       Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

        ze wzoru na pole powierzchni, kt

óry po podstawieniu

        i przekszta

ùceniu ma postaã

                              H = 84.4 mm

                              B = 

H

4

1 

= 21.1 mm

       

Osiowy moment bezw

ùadnoœci

                          I

y

 = 66095.2 mm

4

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

W

y

 = 6264.4 mm

3

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f = 6.0 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 = 159.6 MPa

B

x

x

y

y

H

H

y

y

x

x

B

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

19

e. Ko

ùowym (prêt okr¹gùy)

 Wymiary przekroju poprzecznego belki obliczamy ze
 wzoru na pole przekroju
                     D = 47.6 mm
   Osiowy moment bezw

ùadnoœci

                     I

x

 = 252465.0 mm

4

 Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

   W

x

 = 10602.9 mm

3

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f = 1.57 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 = 94.3 MPa

f. Pier

œcieniowym (ksztaùtownik zamkniêty okr¹gùy)

           Przyj

êto wymiary: g = 

D

25

2 

, d = D 

– 2g =

D

25

21 

           

Úrednicê D przekroju poprzecznego belki obliczamy

           ze wzoru na pole powierzchni, kt

óry po podstawieniu

           i przekszta

ùceniu ma postaã

           D =

46

2

.

1781

625

46

S

625

= 87.8 mm

                            d = 

8

.

87

25

21

D

25

21

= 73.7 mm

Osiowy moment bezw

ùadnoœci

              

  I

x

 =

64

d

D

4

4

= 1462650.3

 

mm

4

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

              

  

   W

x

 =

D

32

d

D

4

4

= 33329.7

 

mm

3

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f = 0.27 mm

 Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 = 30.0 MPa 

D

x

x

y

y

D

x

x

y

y

g

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

20

g. Kwadratowym 

„pustym” w œrodku (ksztaùtownik zamkniêty kwadratowy)

         Przyj

êto wymiary: g = 

H

25

2 

, h = H 

– 2g =

H

25

21 

         Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

         ze wzoru na pole powierzchni, kt

óry po podstawieniu

         i przekszta

ùceniu ma postaã

                           H=

184

2

.

1781

625

184

S

625

= 77.8 mm

             h = 

8

.

77

25

21

H

25

21

= 65.3 mm

          Osiowy moment bezw

ùadnoœci

              

   I

x

 =

12

h

H

4

4

= 1531683.8

 

mm

4

          

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

              

   W

x

 =

H

6

h

H

4

4

= 39383.6

 

mm

3

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f =

8

.

1531683

210000

48

1000

4000

I

E

48

L

P

3

x

3

= 0.26 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 =

6

.

39383

10

1000

W

M

3

x

g

= 25.4 MPa

h. Kwadratowym 

„pustym” w œrodku (ksztaùtownik zamkniêty kwadratowy)

 Przyj

êto wymiary: g = 

H

25

2 

, h = H 

– 2g =

H

25

21 

 Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

  ze wzoru na pole powierzchni, kt

óry po podstawieniu

  i przekszta

ùceniu ma postaã

                     H = 77.8 mm
                     h = 65.3 mm
  Osiowy moment bezw

ùadnoœci

     I

x

 = 1531683.8

 

mm

4

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

          

     W

x

 = 27848.4

 

mm

3

  Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

   f = 0.26 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 = 35.9 MPa

H

x

x

y

y

g

H

H

x

x

y

y

g

H

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

21

i. Prostok

¹tnym „pustym” w œrodku (ksztaùtownik zamkniêty prostok¹tny)

             Przyj

êto wymiary: g = 

H

25

2 

, h = H 

– 2g =

H

25

21 

                             B = 

H

3

2 

,  b = B 

– 2g =

H

75

38 

             Wysoko

œã H przekroju poprzecznego belki obliczamy

             ze wzoru na pole powierzchni, kt

óry po podstawieniu

             i przekszta

ùceniu ma postaã

             

  H = 86.0 mm

                               B = 

 

86.0

3

2

H

3

2

= 57.3 mm

                               h =

 

86.0

25

21

H

25

21

= 72.2 mm

    b =

 

86.0

75

38

H

75

38

= 43.6 mm

 

Osiowy moment bezw

ùadnoœci

     

   I

x

  = 1666738.2 mm

4

Osiowy wska

ênik wytrzymaùoœci

     

   

   W

x

 = 38780.5 mm

3

Maksymalna warto

œã strzaùki ugiêcia

f = 0.24 mm

Maksymalna warto

œã naprê¿eñ zginaj¹cych

g

 = 25.8 MPa

x

x

y

y

H

B

g

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

22

7. Zestawienie wynik

ów obliczeñ

W celu mo

¿liwoœci porównania wartoœci naprê¿eñ zginaj¹cych, strzaùki ugiêcia oraz masy

uzyskanych  dla  przyj

êtych  przekroi  belki,  wyników  obliczeñ  zestawiono  w  postaci

wykres

ów.

23.5

6.0

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

A

B

C

D

E

F

G

H

I

St

rz

ka

 u

gi

êc

ia

, m

m

 

Sta

ùa wartoœã jednego z gùównych

wymiar

ów

Sta

ùa wartoœã strzaùki ugiêcia

Sta

ùa wartoœã naprê¿eñ zginaj¹cych

Sta

ùa masa 

x

x

y

y

x

x

y

y

x

x

y

y

x

x

y

y

x

x

y

y

x

x

y

y

x

y

y

x

x

y

y

y

y

x

x

background image

Materiaùy do ãwiczeñ z Podstaw Konstrukcji Maszyn

opracowa

ù: Bogdan LIGAJ

23

444.4 MPa

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

180.0

A

B

C

D

E

F

G

H

I

Na

pr

ê¿

en

ie,

 M

Pa

 

Sta

ùa wartoœã jednego z gùównych wymiarów

Sta

ùa wartoœã strzaùki ugiêcia

Sta

ùa wartoœã naprê¿eñ zginaj¹cych

Sta

ùa masa

x

x

y

y

x

x

y

y

x

x

y

y

x

x

y

y

x

x

y

y

x

x

y

y

x

y

y

x

x

y

y

y

y

x

x

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

A

B

C

D

E

F

G

H

I

M

as

a,

 k

Sta

ùa wartoœã jednego z gùównych wymiarów

Sta

ùa wartoœã strzaùki ugiêcia

Sta

ùa wartoœã naprê¿eñ zginaj¹cych

Sta

ùa masa

x

x

y

y

x

x

y

y

x

x

y

y

x

x

y

y

x

x

y

y

x

x

y

y

x

y

y

x

x

y

y

y

y

x

x