Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Relevanta dokument
Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära; grk, TMMI17, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

Grundläggande maskinteknik II 7,5 högskolepoäng

LÖSNINGAR. TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

= 1 E {σ ν(σ +σ z x y. )} + α T. ε y. ε z. = τ yz G och γ = τ zx. = τ xy G. γ xy. γ yz

Formelsamling i Hållfasthetslära för F

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära; grk, TMMI17, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

Belastningsanalys, 5 poäng Balkteori Deformationer och spänningar

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, kl 8-12 DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel) LÖSNINGAR

P R O B L E M

Material, form och kraft, F11

Lösning: B/a = 2,5 och r/a = 0,1 ger (enl diagram) K t = 2,8 (ca), vilket ger σ max = 2,8 (100/92) 100 = 304 MPa. a B. K t 3,2 3,0 2,8 2,6 2,5 2,25

Tentamen i Hållfasthetslära AK

8 Teknisk balkteori. 8.1 Snittstorheter. 8.2 Jämviktsekvationerna för en balk. Teknisk balkteori 12. En balk utsätts för transversella belastningar:

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Lösning: ε= δ eller ε=du

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära; grk, TMMI17, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

Lösningsförslag, Inlämningsuppgift 2, PPU203 VT16.

Kurs-PM för grundkurs TMHL02 i Hållfasthetslära Enkla Bärverk, 4p, för M, vt 2008

Tentamen i Hållfasthetslära gkmpt, gkbd, gkbi, gkipi (4C1010, 4C1012, 4C1035, 4C1020) den 13 december 2006

Hållfasthetslära Sammanfattning

Lösningsskisser till Tentamen 0i Hållfasthetslära 1 för 0 Z2 (TME017), verkar 8 (enbart) skjuvspänningen xy =1.5MPa. med, i detta fall,

Tentamen i Hållfasthetslära AK

Belastningsanalys, 5 poäng Töjning Materialegenskaper - Hookes lag

Tentamen i Hållfasthetslära AK2 för M Torsdag , kl

Lösningar, Chalmers Hållfasthetslära F Inst. för tillämpad mekanik

Tentamen i Hållfasthetslära AK

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

Material, form och kraft, F9

Institutionen för tillämpad mekanik, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA F MHA AUGUSTI 2014

TENTAMEN I KURSEN BYGGNADSMEKANIK 2

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR F (MHA081)

Lunds Tekniska Högskola, LTH

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR F (MHA081)

Repetition. Newtons första lag. En partikel förblir i vila eller likformig rörelse om ingen kraft verkar på den (om summan av alla krafter=0)


1. Ett material har dragprovkurva enligt figuren.

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

TME016 - Hållfasthetslära och maskinelement för Z, 7.5hp Period 3, 2008/09

Formelblad, lastfall och tvärsnittsdata

TME016 - Hållfasthetslära och maskinelement för Z, 7.5hp Period 3, 2007/08

Material, form och kraft, F5

Spänning och töjning (kap 4) Stång

TENTAMEN i Hållfasthetslära; grundkurs, TMMI kl 08-12

Institutionen för tillämpad mekanik, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA F MHA JUNI 2014

LÖSNING

Textil mekanik och hållfasthetslära. 7,5 högskolepoäng. Ladokkod: 51MH01. TentamensKod: Tentamensdatum: 12 april 2012 Tid:

Tentamen i hållfasthetslära fk för M3 (MHA160) måndagen den 23/5 2005

B3) x y. q 1. q 2 x=3.0 m. x=1.0 m

Tentamen i kursen Balkteori, VSM-091, , kl

Hållfasthetslära Z2, MME175 lp 3, 2005

Tentamen i kursen Balkteori, VSM-091, , kl

Institutionen för tillämpad mekanik, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA KF OCH F MHA JUNI 2016

Belastningsanalys, 5 poäng Tvärkontraktion Temp. inverkan Statiskt obestämd belastning

Hjälpmedel: Miniräknare, bifogat formelblad textilmekanik och hållfasthetslära 2011, valfri formelsamling i fysik, passare, linjal

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

Hållfasthetslära. HT1 7,5 hp halvfart Janne Carlsson

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Belastningsanalys, 5 poäng Balkteori Moment och tvärkrafter. Balkböjning Teknisk balkteori Stresses in Beams

Material, form och kraft, F4

Tentamen i Hållfasthetslära för K4 MHA 150

K-uppgifter. K 12 En träregel med tvärsnittsmåtten 45 mm 70 mm är belastad med en normalkraft. i regeln och illustrera spänningen i en figur.

Hållfasthetslära. Böjning och vridning av provstav. Laboration 2. Utförs av:

Material föreläsning 4. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Mekanik och maritima vetenskaper, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA KF OCH F MHA OKTOBER 2017

LÖSNING

Dimensionering för moment och normalkraft stål/trä KAPITEL 9 DEL 2

2. Ange dimensionen (enheten) hos följande storheter (använd SI-enheter): spänning, töjning, kraft, moment, förskjutning, deformation, vinkeländring.

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR I2 MHA april (5 timmar) Lärare: Anders Ekberg, tel

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Tentamen i Hållfasthetslära för I2

Biomekanik Belastningsanalys

Program för Hållfasthetslära, grundkurs med energimetoder (SE1055, 9p) VT 2013

H Å L L FA S T H E T S L Ä R A

K-uppgifter Strukturmekanik/Materialmekanik

Tentamen i Balkteori, VSMN35, , kl

Umeå universitet Tillämpad fysik och elektronik Annika Moström Rambärverk. Projektuppgift 2 Hållfasthetslärans grunder Våren 2012

Dimensionering i bruksgränstillstånd

Umeå universitet Tillämpad fysik och elektronik Annika Moström Fackverk. Projektuppgift 1 Hållfasthetslärans grunder Våren 2012

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära; grk, TMMI17, kl 8-12 DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

HÅLLFASTHETSLÄRA K4 MHA150

Institutionen för tillämpad mekanik, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA F MHA MAJ 2011

Hållfasthetslära för K4 MHA 150

Lösning till TENTAMEN

TENTAMEN I KURSEN TRÄBYGGNAD

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Karl Björk. Hållfasthetslära. för teknologi och konstruktion

Institutionen för tillämpad mekanik, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA F MHA APRIL 2015

TENTAMEN I KURSEN TRÄBYGGNAD

5 Fleraxliga spänningstillstånd Plant (tvåaxligt) spänningstillstånd: Mohr s Cirkel Treaxliga spänningstillstånd...

Material. VT1 1,5 p Janne Färm

2 november 2016 Byggnadsmekanik 2 2

Stångbärverk. Laboration. Umeå universitet Tillämpad fysik och elektronik Staffan Grundberg. 14 mars 2014

Matrismetod för analys av stångbärverk

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Angående skjuvbuckling

Välkommen till Hållfasthetslära gk med projekt (SE1010) Föreläsare för T: Sören Östlund

Transkript:

Hållfasthetslära VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Tisdag 5:e Januari 13:15 17:00 Extraföreläsning Repetition PPU203 Hållfasthetslära Tisdagens repetition Sammanfattning av kursens viktigare moment Vi går igenom gamla tentauppgifter Uppgift 1 KPP044 2014-01-21 (Konsolbalk på fjädrande stöd) Uppgift 2 KPP040 2014-01-08 (Statiskt bestämda stänger) Uppgift 6 KPP040 2014-01-08 (Balkböjning) Uppgift 1 PPU203 2015-06-04 (Statiskt bestämt fackverk) Uppgift 3 PPU203 2015-06-04 (Konsolbalk med två punktlaster) Uppgift 1 PPU203 2014-08-14 (Vridning/böjning av axel) Uppgift 4 PPU203 2014-08-14 (Tvärkrafts- och momentdiagram för balk) 2

Hållfasthetslära en kurs om stavar Stavar är slanka konstruktionselement som kan belastas olika Vid drag- och tryckbelastning får vi en stång Vid vridbelastning får vi en axel Vid böjning får vi en balk 3

Hållfasthetslära frågor och svar Vi ställer ofta två frågor: Håller det? Är den maximala spänningen tillräckligt låg jämfört den tillåtna spänningen? Funkar det? Blir de maximala förskjutningarna acceptabla? Vi har tre grundsamband Jämviktssamband Materialsamband Deformationssamband För statiskt obestämda problem måste vi lösa alla sambanden gemensamt 4

Stänger Kombination av de tre sambanden ger oss det konstitutiva sambandet för en stång δ = PL, kan ge oss svaret på om det funkar EA Jämvikt: σ = P, Material: ε = σ, Deformation: δ = εl A E σ = P, kan ge oss svaret på om det håller A 5

Axlar Kombination av de tre sambanden ger oss det konstitutiva sambandet för en axel θ = M vl GK v, kan ge oss svaret på om det funkar Jämvikt: τ max = M v, Material: γ = τ, Deformation: θr = γl W v G τ max = M v W v, kan ge oss svaret på om det håller 6

Balkar Kombination av de tre sambanden ger oss det konstitutiva sambandet för en balk δ = PL3, kan ge oss svaret på om det funkar kei Jämvikt: σ max = M b, Material: ε = σ, Deformation: W b E w z = ε σ max = M b W b, kan ge oss svaret på om det håller 7

Axplock av viktiga delar från kursen Superpositionsprincipen Så länge spänningarna är linjärt elastiska och deformationerna små så är problemet linjärt Vid linjära problem gäller superpositionsprincipen Egenskaper för hyperstatiska fackverk För ett statiskt obestämt fackverk kan vi få egenspänningar pga passningsfel eller temperaturvariationer Ett statiskt bestämt fackverk får enbart knutförskjutningar pga passningsfel eller temperaturlast Ett statiskt obestämt fackverk kan uppvisa flytlastförhöjning 8

Hookes lag vid plant spänningstillstånd Vid plant spänningstillstånd har vi bara spänningskomponenter i planet σ x, σ y, τ xy σ z = τ xz = τ yz = 0 σ = Eε, Hookes lag vid enaxligt spänningstillstånd ε = σ E, ε t = νε = ν σ E, ε T = αδt τ = Gγ, γ = τ G Vid plant spänningstillstånd kan vi superponera lösningar i x- resp. y-led ε x = σ x υσ y + αδt E E + αδt ε y = σ y υσ x E E ε z = υ(σ x+σ y ) E γ xy = τ xy G + αδt 9

Vridning av axlar Vridning av cirkulärt tvärsnitt Plana tvärsnitt förblir plana och vi får ren skjuvning Vridning av rektangulärt tvärsnitt Plana tvärsnitt förblir ej plana Tvärsnittet välver Om välvningen förhindras ökar vridstyvheten Välvning kan vara betydande för öppna tunnväggiga tvärsnitt Vlasovsk vridning 10

Vridstyvhetens tvärsnittsfaktor och vridmotstånd Tunnväggigt rör K v = 2πR 3 t W v = 2πR 2 t M v = τ max 2πR 2 t Tjockväggigt rör K v = π 2 (b4 a 4 ) W v = π 2 Massiv axel K v = π 2 b4 W v = π 2 b3 b 4 a 4 b 11

Egenskaper hos tvärsnitt Vi behöver kunna beräkna ett tvärsnitts: Area Tyngdpunkt Yttröghetsmoment Regler för flera delareor (Steiners sats) Huvudtröghets-riktningar och -moment 12

Yttröghetsmoment och deviationsmoment I y = A z 2 da I z = A y 2 da I yz = A yz da 13

Flytlastförhöjning Hur många procent man kan öka lasten från begynnande plasticering till kollaps β = M f M s M s En ideal I-balk har β = 0 % En rektangulär balk har β = 50 % 14

Skjuvcentrum En tvärkraft kan både böja och vrida en balk För att enbart få böjning så måste tvärkraften verka genom skjuvcentrum Skjuvspänningen som uppkommer vid ren böjning har inget resulterande moment kring skjuvcentrum 15

Elastiska linjens ekvation Vi har från jämviktsambanden dt(x) dx = q x dm(x) dx = T x d2 M(x) dx 2 = q(x) Med M x = EI(x)w (x) får vi: d2 (EI(x)w x ) dx 2 w IV x = q(x) EI = q(x) eller med EI konstant Elastiska linjens ekvation 16

Randvillkor 4 randvillkor krävs 2 randvillkor i varje ände av balken 1 av w eller T (eller en kombination, w=ct) 1 av w eller M (eller en kombination, w =cm) Geometriska eller väsentliga randvillkor w eller w Statiska eller naturliga randvillkor M eller T 17

Elementarfall Med elastiska linjens ekvation kan olika elementarfall beräknas Dessa finns i formelsamlingen Då problemet är linjärt elastiskt kan vi superponera olika lösningar 18

Stabilitet - Knäckning Vid trycklast på en struktur kan ibland kraftigt deformerade jämviktslägen uppstå Vid en viss kritisk nivå sker en drastisk ökning av deformationen vid en liten ökning av lasten Strukturen har vid denna lastnivå blivit instabil Den kritiska lasten kallas för knäcklasten Strukturen knäcker när den blir instabil Stabilitetsproblem kan bara analyseras med den deformerade geometrin 19

Utmattningsbrottets faser Utmattningsbrott kan delas in i tre faser: Sprickinitieringsfasen I metaller börjar utmattning med dislokationsrörelser Utmattningsskador ackumuleras Den längsta fasen med störst spridning Kan ofta ske vid en överbelastning Spricktillväxtfasen En mikroskopisk spricka växer sakta till en makroskopisk spricka Brottfasen När sprickan är så stor att spänningen i restytan överskrider en kritisk gräns sker ett restbrott 20

Spänningskoncentrationer Vid skarpa anvisningar uppkommer förhöjda spänningar Små radier skall undvikas Runt hål uppkommer spänningskoncentrationer K t = 3 för litet hål i dragen skiva σ max = K t σ nom 21

Effektivspänning Effektivspänningen är ett mått på hur nära materialet är att plasticera När σ e = R e så plasticerar materialet,materialet flyter Vid enaxlig dragning så är σ e = σ x Vid enaxlig dragning så plasticerar materialet när maximal skjuvspänning är τ = σ x 2 Tresca antog 1864 att plasticering sker när den maximala skjuvspänningen antar ett visst värde Skjuvspänningshypotesen Von Mises antog 1912 att plasticering sker när den octahedrala spänningen når ett visst värde Deviationsarbetshypotesen 22

Gamla tentor: KPP044 2014-01-21 23

Gamla tentor: KPP040 2014-01-08 24

Gamla tentor: KPP040 2014-01-08 25

Gamla tentor: PPU203 2015-06-04 Uppgift 1 Ett plant fackverk består av två stänger med samma längd, L, tvärsnittsarea, A, och E-modul, E. Bestäm stångkrafterna och knutpunktens förskjutning på grund av lasten P. Givna data: L = 2m, E = 200 GPa, A = 100 mm 2, P = 5 kn, tan(a) = ¾. (5p) 26

Gamla tentor: PPU203 2015-06-04 Uppgift 3 En konsolbalk av linjärt elastiskt material är fast inspänd i ena änden. Den belastas med en kraft P mitt på balken och en lika stor kraft P i den fria änden. Bestäm ytterändens förskjutning och vinkeländring. Använd elementarfall. (5p) 27

Gamla tentor: PPU203 2015-08-14 Uppgift 1 En fast inspänd axel med massivt cirkulärt tvärsnitt har en stel remskiva fäst vid den fria änden. Remskivan har en diameter på 20 cm och en lina är fäst vid remskivan. Linan är så pass styv att töjningen i linan kan försummas. Axeln har en längd på 2 dm och en diameter på 2 cm. Axeln är av stål med elasticitetsmodul på 200 GPa och skjuvmodul på 80 GPa. Beräkna förskjutningen av linans fria ände då en last på 1 kn läggs på. (5p) 28

Gamla tentor: PPU203 2015-08-14 Uppgift 4 En fritt upplagd balk med längd 3L belastas av två punktlaster 3P och P enligt figuren. Givna data: L = 1 m, P = 1 kn Rita tvärkrafts- och momentdiagram för balken. (4p) Vad händer med det maximala böjmomentet om lasten P tas bort? (1p) 29