Belastningsanalys, 5 poäng Balkteori Deformationer och spänningar

Relevanta dokument
Formelsamling i Hållfasthetslära för F

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

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

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

Grundläggande maskinteknik II 7,5 högskolepoäng

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Biomekanik Belastningsanalys

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.

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

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

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

Belastningsanalys, 5 poäng Töjning Materialegenskaper - Hookes lag

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

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

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Tentamen i kursen Balkteori, VSM-091, , kl

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

Material, form och kraft, F5

Tentamen i Hållfasthetslära AK2 för M Torsdag , kl

Då en homogen jämntjock stav töjs med en kraft F i stavens riktning, beskrivs spänningen σ på ett godtyckligt avstånd från stödpunkten som .

Hållfasthetslära Lektion 2. Hookes lag Materialdata - Dragprov

Spänning och töjning (kap 4) Stång

Tentamen i kursen Balkteori, VSM-091, , kl

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

Hållfasthetslära Sammanfattning

Angående skjuvbuckling

Tentamen i. Konstruktionsteknik. 26 maj 2009 kl

Livens inverkan på styvheten

K-uppgifter Strukturmekanik/Materialmekanik

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

Tentamen i Hållfasthetslära AK

P R O B L E M

Tentamen i Hållfasthetslära AK

Lunds Tekniska Högskola, LTH

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

Tentamen i Hållfasthetslära AK

Exempel 2: Sadelbalk. 2.1 Konstruktion, mått och dimensioneringsunderlag. Exempel 2: Sadelbalk. Dimensionera sadelbalken enligt nedan.

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

Tentamen i Hållfasthetslära för K4 MHA 150

Tentamen i Balkteori, VSMF15, , kl

TENTAMEN I KURSEN BYGGNADSMEKANIK 2

Exempel 3: Bumerangbalk

Belastningsanalys, 5 poäng Fiberarmering - Laminat

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

Material föreläsning 3. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

PPU408 HT15. Beräkningar stål. Lars Bark MdH/IDT

Exempel 5: Treledstakstol

Lösning: ε= δ eller ε=du

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

Exempel 11: Sammansatt ram

Betongbalkar. Böjning. UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Annika Moström. Räkneuppgifter

Spännbetongkonstruktioner. Dimensionering i brottgränstillståndet

= 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

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

Exempel 13: Treledsbåge

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

Exempel 12: Balk med krökt under- och överram

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

TENTAMEN i Hållfasthetslära; grundkurs, TMMI kl 08-12

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

Tentamen i Balkteori, VSMN35, , kl

Lösning till TENTAMEN

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

Dimensionering i bruksgränstillstånd

PPU408 HT15. Beräkningar stål. Lars Bark MdH/IDT

KONSTRUKTIONSTEKNIK 1

(kommer inte till tentasalen men kan nås på tel )

INNEHÅLL LAST- KONSTAN- TER U-STÅNG U-BALK UPE- BALK IPE- BALK HEA- BALK HEB- BALK HEM- BALK VKR- RÖR KKR- RÖR KONSTR- RÖR VINKEL- STÅNG T-STÅNG

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

Uppgifter till KRAFTER

Material, form och kraft, F11

Konstruktionsteknik 25 maj 2012 kl Gasquesalen

Tentamen i Hållfasthetslära för I2

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

Skillnaden mellan olika sätt att understödja en kaross. (Utvärdering av olika koncept för chassin till en kompositcontainer för godstransport på väg.

Lösningsförslag, Inlämningsuppgift 2, PPU203 VT16.

Betongkonstruktion BYGC11 (7,5hp)

1. En synlig limträbalk i tak med höjd 900 mm, i kvalitet GL32c med rektangulär sektion, belastad med snölast.

Betongkonstruktion Facit Övningstal del 2 Asaad Almssad i samarbete med Göran Lindberg

Formelblad, lastfall och tvärsnittsdata

Målsättningar Proffesionell kunskap. Kunna hänvisa till lagar och definitioner. Tydlighet och enhetliga beteckningar.

Introduktion till Biomekanik, Dynamik - kinetik VT 2006

Oarmerade väggar utsatta för tvärkraft (skjuvväggar) Stomanalys

Kursprogram Strukturmekanik VSMA20

Karlstads universitet 1(7) Byggteknik

Belastningsanalys, 5 poäng Tvärkontraktion Temp. inverkan Statiskt obestämd belastning

Kursprogram Strukturmekanik FME602

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR F (MHA081)

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Dimensionering för moment Betong

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

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

caeec205 Stadium I och II Användarmanual Eurocode Software AB

FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Karlstads universitet 1(7) Byggteknik. Carina Rehnström

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

Kursprogram Strukturmekanik VSMA20

Bromall: Tvärkraft. Innehåll. Bestämning av tvärkraft. Rev: A EN : 2004 EN : 2005

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Material, form och kraft, F9

Transkript:

Spänningar orsakade av deformationer i balkar En från början helt rak balk antar en bågform under böjande belastning. Vi studerar bilderna nedan: För deformationerna gäller att horisontella linjer blir bågformiga under belastningen medan vertikala linjer förblir raka även om de vrider sig. För den vidare analysen och härledningen utgår vi till att börja med från figuren nedan. Observera att någonstans i balkens längsriktning kan man lägga in ett neutralplan. Utmärkande för detta plan är att ovanför planet kommer balken att tryckas ihop medan den töjs ut under det. Det omvända inträffar naturligtvis om momentet M är motsatt riktat. P. Carlsson 1

Det finns förstås spänningar kopplade till dessa sammantryckningar och töjningar Vi ska nu härleda följande samband mellan maximala spänningen σ max, böjande momentet M, avståndet c från neutralplanet till den yta som ligger längst bort samt yttröghetsmomentet (motsvarigheten till vridstyvhetens tvärsnittsfaktor J för vridna axlar). σ max M c där yttröghetsmomentet definieras Area y 2 da Den maximala spänningen i formeln ovan kan antingen vara drag- eller tryckspänning, beroende på hur balken tvärsnitt ser ut. Härledningen utgår från en odeformerad skiva av den böjbelastade balken. P. Carlsson 2

För den deformerade balken gäller att den har krökningsradien ρ där vi tagit ur vår lilla skiva. P. Carlsson

Vi har alltså följande samband för normalspänningarna: σ max M c M y σ ( y) (spänning, sträckan y från neutralplanet) där M är böjande moment, är yttröghetsmoment, y är en variabel tvärs balken med början i neutrallagret och c är maximala avståndet från neutrallagret till balkens kant. Observera att man får tryckspänningar ovanför neutrallagret med positiva moment och dragspänningar nedanför! Den maximala spänningen kan både vara negativ och positiv, dvs. tryck- eller dragspänning. Yttröghetsmomentet Normalt hämtar man uttryck för yttröghetsmomentet från en formelsamling, men vi ska också genomföra en beräkning av yttröghetsmomentet för ett rektangulärt tvärsnitt. Ex 1. Beräkna för det rektangulära tvärsnittet i figuren. Svar: bh 12 P. Carlsson 4

Förflyttningssatsen för yttröghetsmoment De i formelsamlingar givna uttrycken för yttröghetsmomentet gäller i regel för en axel genom tvärsnittets tyngdpunkt. Vill man ta fram yttröghetsmomentet för andra axlar eller tvärsnitt sammansatt av areor man vet yttröghetsmomentet på kan man få fram önskat resultat genom den s.k. förflyttningssatsen (Steiners sats). Förflyttningssatsen Tp + A d 2 där är yttröghetsmomentet kring den önskade axeln, Tp är yttröghetsmomentet runt tyngdpunktsaxeln, A är tvärsnittets area och d är vinkelräta avståndet från areans Tp-axel till den önskade axeln. Ex 2. Beräkna yttröghetsmomentet för en axel genom tyngdpunkten för tvärsnittet i figuren. Beräkna också spänningarna i punkt A och B. Böjande moment M 40 knm i tvärsnittet. Svar: 1,51. 10-5 m 4, σ A 198 MPa, σ B 66,2 MPa P. Carlsson 5

Ex. Bestäm hur stor den maximala tryck- och dragspänningen blir för en balk med tvärsnitt enligt figur om den belastas med ett böjande moment av M -15 knm. (Figuren visar hur balkens tvärsnitt ser ut.) Svar: σ Drag 17,65 MPa, σ Tryck 10,59 MPa P. Carlsson 6

Ur TEFYMA P. Carlsson 7

Skjuvspänningar vid böjning Att skjuvspänningar i balkar har betydelse för den last som kan tas upp framgår av följande exempel. Vi jämför nedböjningen för en balk bestående av tre ihoplimmade plankor med en lika hög balk där plankorna inte limmats ihop Man kan visa att nedböjningen är omvänt proportionell mot yttröghetsmomentet och i just detta fall gäller att nedböjningen δ blir δ PL 24E där P är pålagd last, L är balkens längd, E är elasticitetsmodulen och är yttröghetsmomentet. Hur tröghetsmomentet ändras för de olika fallen ser vi genom att genomföra en beräkning av på exemplet till höger där fyra plankor sätts ihop till en balk. 1 bh Övre 16 Undre bh Undre 16 Övre P. Carlsson 8

Vi har givetvis skjuvspänningar orsakade av tvärkrafterna i balken vilket visas i figuren nedan. Men som vi såg i analysen av uppträdande spänningar vid vridning av axlar så uppträder skjuvspänningar parvis och motriktade i hörn där de möts. Detta gäller även här, utöver skjuvspänningar i tvärkraftens riktning har vi även (lika stora) skjuvspänningar i balkens längsriktning. Till skillnad mot normalspänningarna (drag- och tryckspänningarna) har skjuvspänningarna som regel sina största värden utefter balkens neutralplan. Exempel på skjuvbrott i träbalk P. Carlsson 9