background image

WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW C15    sem. III  WILIŚ 

WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW C15    sem. III  WILIŚ 

Kolokwium nr 1  24 listopada 2005   godz. 18.30 

Kolokwium nr 1  24 listopada 2005   godz. 18.30 

  

- propozycje zadań z rozwiązaniami -

 

- propozycje zadań z rozwiązaniami -

 

  
 
Zadanie 1. W płaskim stanie naprężenia dane są naprężenia główne: 

σ

1

 = 100 [MPa]  

σ

2

 

 = 20 [MPa] 

 Obliczyć naprężenia normalne 

σ

φ

 i styczne 

τ

φ

 w przekroju o normalnej nachylonej pod 

kątem 

φ

 = 45 [º] do osi głównej (1) (rys. 1). Narysować koło Mohra dla naprężeń, 

zinterpretować powyższy stan naprężenia jako punkt (M) na rysunku koła Mohra, 

σ

2

σ

1

τ

φ

 Obliczyć odkształcenia główne. Narysować koło Mohra dla odkształceń (w płaszczyźnie 

wyznaczonej przez osie 1 i 2). 
Dane są stałe materiałowe: E = 100 [GPa], 

ν

  = 0.2. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Rys. 1. 

 
 

σ 

τ 

20 

100 

−40 

ε 

0.5γ 

ε1 = 0.00096 

ε

2

 = 0 

Rozwiązanie: 
 

1

2

1

2

1

2

100 20

cos 2

60[

]

2

2

2

100 20

sin 2

40[

]

2

2

MPa

MPa

ϕ

ϕ

σ σ

σ σ

σ

ϕ

σ σ

τ

ϕ

+

+

=

+

=

=

= −

= −

= −

 

 
 
 
 
 

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

4

1

1

2

5

2

2

1

5

4

3

1

2

5

1

1

100 0.2 20

9.6 10 [ ]

10

1

1

20 0.2 100

0

10

0.2

100 20

2.4 10 [ ]

10

E

E

v

E

ε

σ νσ

ε

σ νσ

ε

σ σ

=

=

=

=

=

=

= −

+

= −

+

= −

 

σ

φ

60 

background image

Zadanie 2. Obliczyć siły w prętach i reakcje podporowe w układzie złożonym z 
nieskończonej sztywnej belki i prętów kratowych (rys. 2) 
 
 

A

A

2A 

2l 

2l 

1.5l

φ 

l

1

l

2

S

2

S

1

0.4P 

0.2P 

0.4P 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 2 

 
 
 
 
 
Rozwiązanie: 
Stan przemieszczeń układu określony jest przez kąt obrotu belki 

φ

 (rys.) 

 

1

1

1

2

2

2

2

1,5

4

S l

S l

l

l

EA

EA

S

l

l

l

EA

ϕ

ϕ

∆ = ⋅ =

+

∆ = ⋅ = −

 

⇒  

1

2

4
3

8
3

S

EA

S

EA

ϕ

ϕ

⎧ =

⎪⎪

⎪ = −

⎪⎩

 

 

1

2

0

2

4

2

A

M

S

l

S

l

P

l

= ⇒

⋅ −

⋅ − ⋅ =

0

 
 
 
 

 

 

 

stąd  

4

16

3

3

3

20

P

EA

EA

P

EA

φ

φ

φ

+

=

=

4 p.

2 p. 

1

2

0.2 ,

0.4

S

P

S

P

=

= −

8 p.

4 p.

4 p. 

3 p. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

4  4   4 

Zadanie 3. Sporządzić wykres ekstremalnych naprężeń normalnych w belce poddanej 

działaniu obciążenia 

1

kN

q

m

=

 (rys. 3). Ile wynosi maksymalna wartość bezwymiarowego 

mnożnika obciążenia  m, przy której nie zostaną przekroczone naprężenia dopuszczalne 

200

dop

g

K

MPa

σ

=

1

kN

m

8     4     8         [cm] 

 


 
 
24 
 

 

 

 

+

-

2.667 kN 

5.333 kN

5.333 m 

8 kN

x’ 

y’= y 

  12 

  16 

  18 

  2 

 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

Rys. 3 

 

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rozwiązanie: 

 

 

 

 

 

 

8 m 

4 m 

 
 
 

=

max

0.5 5.333 5.333

14.222

1422.22

x

M

M

kNm

kNcm

=

=

=

=

 
 
 
 

 

 

 

 

 

(

)

2

3

'

3

3

2

2

3

2

4

4 12 24 20

224

4 12 2 4 24 16 4 20 30 4032

18

12 4

4 24

12 4 16

4 24 2

12

12

20 4

20 4 12

28970.667

12

x

C

x

A

cm

S

c

y

cm

I

cm

=

+

+

=

= ⋅ ⋅ + ⋅

⋅ + ⋅

=

=

m

=

+ ⋅ ⋅

+

+ ⋅

⋅ +

+

+

⋅ ⋅

=

 

( )

[

]

2

1422.22

,

0.04909

0.4909

28970.667

x

x

M

kN

x y

y

y

y

M

I

cm

σ

=

=

=

=

Pa

 

14

6.873

18

8.837

d

g

y

cm

MPa

y

cm

MPa

σ

σ

=

=

= −

= −

 

Przy obciążeniu 

1

kN

q

m

=

ekstremalne naprężenia są równe  

8.837

extr

MPa

σ

=

 

Przy obciążeniu m-krotnie większym ekstremalne naprężenia wynoszą 

[

]

8.837

m

M

 

Pa

Warunek wytrzymałościowy: 

[

]

[

]

8.837

200

22.633

g

m

MPa

K

MPa

m

=

 

 

background image

Zadanie 4. Sporządzić wykres naprężeń normalnych w przekroju cienkościennym słupa 
jak na rys. 4. Podać równanie osi obojętnej, obliczyć wartości naprężeń w czterech 
wierzchołkach przekroju (linii środkowej). 
 
 

60 kN 

60 kN 

1

4

2

3

18 

x

y

12 

 1 cm

4.3076

4.3076

2

1

3

4

x

y

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 4 

 
 
 

Rozwiązanie: 

[

]

[

]

3

3

2

4

2

1 18

2 12

2

2 12 2 9

4860

,

2

2 1 18 6

1872

12

12

18 60

1080

,

12 60

720

x

y

x

y

4

I

cm

I

cm

M

kNcm

M

kNcm

= ⋅

+ ⋅ ⋅ ⋅

=

= ⋅

+ ⋅ ⋅ ⋅

=

= − ⋅

= −

= − ⋅

= −

⎦  

( )

1080

720

,

0.222

0.3846

4860

1872

y

x

x

y

M

M

x y

y

x

y

x

y

I

I

σ

=

+

=

+

= −

 

Oś obojętna: 

( )

1.731

6

10.38

y

x

y

= −

= −

cm

 

 

  

 

 

 

 

(

)

( )

(

)

(

)

1

2

2

3

4

6,9

0.3076

6,9

4.3076

6, 9

0.3076

6, 9

4.3076

kN

cm

σ

σ

σ

σ

σ

σ

σ

σ

=

=

=

= −

⎪ ⎡

⎬ ⎢

=

= −

=

− −

=

 

 
  

 

 

 

 

 
  

 

 

 

 

 

naprężenia normalne, 

2

kN

cm

 

  2 cm 


Document Outline