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

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

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

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

Lösning: ε= δ eller ε=du

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära; grk, TMMI17, 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

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

TENTAMEN i Hållfasthetslära; grundkurs, TMMI kl 08-12

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

P R O B L E M

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

Formelsamling i Hållfasthetslära för F

Belastningsanalys, 5 poäng Balkteori Deformationer och spänningar

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

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

Lösningar, Chalmers Hållfasthetslära F Inst. för tillämpad mekanik

Tentamen i kursen Balkteori, VSM-091, , kl

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

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

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

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

Spänning och töjning (kap 4) Stång

Tentamen i Hållfasthetslära AK

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR F (MHA081)

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR F (MHA081)

Tentamen i Hållfasthetslära AK

Lunds Tekniska Högskola, LTH

Svängningar. TMHL09 - Övningstal till avsnittet. Övningstal: Tal 1, 2, 3 nedan (variant av 14/28) Hemtal: 14/23, 14/12, Tal 4 nedan

Formelblad, lastfall och tvärsnittsdata

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.

Biomekanik Belastningsanalys

Tentamen i kursen Balkteori, VSM-091, , kl

Belastningsanalys, 5 poäng Töjning Materialegenskaper - Hookes lag

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

Grundläggande maskinteknik II 7,5 högskolepoäng

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

Tentamen i Mekanik Statik TMME63

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

Hållfasthetslära Sammanfattning

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

Tentamen i Mekanik Statik

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

Tentamen i Hållfasthetslära AK

FEM M2 & Bio3 ht06 lp2 Projekt P 3

FEM M2 & Bio3 ht07 lp2 Projekt P 3 Grupp D

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

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR I1 MME januari (5 timmar) Lärare: Lars Sonnerup, tel:

Tentamen i Mekanik Statik TMME63

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

Lösningar/svar till tentamen i MTM113 Kontinuumsmekanik Datum:

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Tentamen i Mekanik Statik

Tentamen i Mekanik Statik TMME63

Hållfasthetslära Z2, MME175 lp 3, 2005

Tentamen i Hållfasthetslära AK2 för M Torsdag , kl

Matrismetod för analys av stångbärverk

TENTAMEN I KURSEN BYGGNADSMEKANIK 2

Belastningsanalys, 5 poäng Tvärkontraktion Temp. inverkan Statiskt obestämd belastning

Material, form och kraft, F5

Tentamen i Hållfasthetslära för K4 MHA 150

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

Institutionen för tillämpad mekanik, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA F MHA AUGUSTI 2010

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

LÖSNING


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

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

2 november 2016 Byggnadsmekanik 2 2

Tentamen i Balkteori, VSMN35, , kl

Ordinarie tentamen i Mekanik 2 (FFM521)

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

3 Fackverk. Stabil Instabil Stabil. Figur 3.2 Jämviktskrav för ett fackverk

Lösningsförslag, Inlämningsuppgift 2, PPU203 VT16.

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

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

Material, form och kraft, F11

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

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

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

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

Tentamen Mekanik MI, TMMI39, Ten 1

Tentamen i Balkteori, VSMF15, , kl

2.2 Tvådimensionella jämviktsproblem Ledningar

Tentamen i Hållfasthetslära för K4 MHA 150

Biomekanik, 5 poäng Jämviktslära

Tillämpad biomekanik, 5 poäng Övningsuppgifter

Övning 3 FEM för Ingenjörstillämpningar Rickard Shen Balkproblem och Ramverk

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Uppgifter till KRAFTER

K-uppgifter Strukturmekanik/Materialmekanik

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

Hållfasthetslära; grundkurs för M2, kurskod TMHL22, läsperiod 1, ht 2017

Lösningar/svar till tentamen i MTM060 Kontinuumsmekanik Datum:

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

Rapport LUTFD2/TFHF-3089/1-16/(2013) Föreläsningsexempel i Teknisk mekanik

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

1. Ett material har dragprovkurva enligt figuren.

Angående skjuvbuckling

Lösning till TENTAMEN

Transkript:

TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, 040423 kl -12 DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel) LÖSNINGAR 1. Skjuvpänningarna i en balk utsatt för transversell last q() kan beräknas med formeln τ y = TS A Ib Detta uttryck är relaterat (kopplat) till ett koordinatsystem Oyz. Ange vad de ingående storheterna är, inklusive koordinatsystemets läge och orientering av koordinatriktningarna, y och z. Ange enhet på ingående storheter. Koordinatsystemets origo ligger... i balktvärsnittets tyngdpunkt, -aeln ligger... längs balken (m), y-aeln ligger... tvärs balken, oftast horisontellt (m), z-aeln ligger... tvärs balken, oftast vertikalt (m), τ y är... skjuvspänningen i tvärsnittet (Pa), T är... tvärkraft i z-riktningen (N) S A är... statiskt ytmoment (m 3 ) för den "avskjuvade" arean A (med avseende på y-aeln), A är... "avskjuvad" area, d v s area på ena sidan av en linje där man vill bestämma skjuvspänningen, I är... yttröghetsmomentet (m 4 ) (i regel med avseende på y-aeln), b är... längden (m) av den linje som avgränsar arean A. 6

TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, 040423 kl -12 DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel) 2. I en balk kan man i ett allmänt fall ha (minst) se olika snittstorheter. Ange (namnge) de se snittstorheter vi studerat i kursen (ange även enheter) och lägg in dem i figuren. y z En aialkraft N, två tvärkrafter T y och T z, ett vridande moment M = M v och två böjande moment M y och M z, se figur 4, Kapitel 11 i läroboken. M y T y T z N M M z 3. När får Hookes lag användas? Ge också ett eempel när Hookes lag inte får användas. Hookes lag får användas så länge man kan approimera spännings-töjningssambandet med en rät linje, d v s så länge materialet kan anses vara linjärt elastiskt. Om materialet plasticerar är inte längre spännings-töjningssambandet en rät linje och Hookes lag kan inte användas (för de plastiska deformationerna). 7

TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, 040423 kl -12 DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel) 4. En konsolbalk AB (längd 2L, böjstyvhet 2EI) P belastas vid sin fria ände B med en kraft P (N), A 2L, 2EI B M D se figur. Man finner att böjmomentet vid A blir L, EI för stort, varför man stödjer ytteränden B med MA C D ytterligare en kosolbalk CD (längd L, böjstyvhet αei). Bestäm den böjstyvhet man bör välja hos balken CD (bestäm α) för att momentet i A ska bli detsamma som momentet i D. Elementarfall: Konsolbalk P L, EI z w() w()= PL3 6EI w(l)= PL3 3EI 3 2 L 3 2 L 3 w (L)= PL2 2EI q 0 (N/m) w()= q 0 L 4 24EI 4 L 4 4 3 L 3 + 6 2 L 2 z L, EI w() w(l)= q 0 L 4 EI w (L)= q 0 L 3 6EI Kraften R förs över till balken CD. Lasten på balken AB blir då P R. Samma moment vid A och D ger (P R)2L = RL vilket ger R =2P/3. Bestäm α så att R =2P/3. Man får (samma förskjutning av balken AB och CD) vilket ger α = 1/2. (P / 3)(2L) 3 3 (2P / 3) L = 3 2EI 3 αei

TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, 040423 kl -12 DEL 2 - (Problemdel med hjälpmedel) (6) /4 (5) (4) L, E, A 2 L, E, A (1) (3) (2) L, E, A P 5. Ett stångbärverk bär lasten P enligt figur (fyra stänger med E-modul E, area A, längd L och två stänger med E, A och 2 L, vinklar π/4 respektive π/2). Bestäm samtliga stångkrafter i bärverket. S6 S5 S S 1 3 S4 S 2 P Snitta och för in snittkrafter S i i stängerna. OBS att stödreaktionerna vid väggen inte ritats ut (men de finns där ändå). Teckna kraftjämvikt för knutarna. Man får för knuten längst ut : : S 1 2 P = 0 som ger S 1 = 2 P S 2 + S 1 2 = 0 som ger S 2 = P För övre knuten: : : För nedre knuten: : : S 1 2 + S 3 = 0 som ger S 3 = S 1 2 = P S 6 S 1 2 = 0 som ger S 6 = P S 3 + S 5 2 = 0 som ger S 5 = 2 S 3 = 2 P S 4 + S 5 2 S 2 = 0 som ger S 4 = 2P (Kraften S 4 kan även fås ur momentjämvikt med avseende på övre vänstra knuten för hela bärverket: S 4 L + P 2L = 0 ger S 4 = 2P. På knutarna vid väggen verkar även stödreaktioner som kan bestämmas nu när stångkrafterna är kända. 9

TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, 040423 kl -12 DEL 2 - (Problemdel med hjälpmedel) q (N/m) 6. En konsolbalk ABCD är 3L lång och belastas med en jämnt utbredd last q (N/m) längs den L L L, EI yttre delen BD, som är 2L (BC = CD = L). Balken har E-modul E och yttröghetsmoment I. A B C D Bestäm balkens utböjning (= w(2l)) vid C. (Valfri metod, men elementarfall kan vara en god idé). Snitta i B och lägg in tvärkraft P och moment M på delen AB i B. Konsolbalken AB belastas alltså med kraften P = q 2L (N) och momentet M = q 2L 2 (Nm) i B. Kraften P och momentet M ger förskjutningen och vinkeln δ= PL3 3EI + ML2 q2l L3 = + q2l 2 L 2 = 5 ql4 2EI 3EI 2EI 3 EI θ= PL2 2EI + ML EI = q 2L L2 2EI + q 2L 2 L EI = 3 ql3 EI Delen BD kan nu behandlas som en konsolbalk infäst i B, där B förskjutits sträckan δ nedåt och balken lutar θ vid B. Förskjutningen vid C blir då, med elementarfall för konsolbalk (2L) belastad med lasten q (N/m), =δ+θ L + q(2l)4 4 1 4 3 1 + 6 2 1 24EI 2 2 2 = ql4 EI 5 3 + 3 + 2 3 1 16 1 2 + 3 2 Svaret kan även fås genom att man beräknar utböjningen för en balk (3L) belastad med q längs hela balken, minus utböjningen i =2Lpå grund av last q på delen AB. Det ger = q(3l)4 24EI 2 3 4 4 2 3 3 = 43 ql 4 EI + 6 2 2 3 ql4 EI ql3 6EI L = 43 ql 4 EI 10

TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, 040423 kl -12 DEL 2 - (Problemdel med hjälpmedel) A L B tvärsnitt: y q (N/m) 2 L, EI D 3t t t 3 t 7. Balken i uppgift 6 har ett tvärsnitt som består av fyra lika delar (3t gånger t) monterade enligt figur. Bestäm maimal skjuvspänning i balken på grund av lasten q. t z Skjuvspänningen bestäms med formeln Här gäller, för erhållande av maimal skjuvspänning, som blir vid y-aeln, T = q 2L S A för halva tvärsnittet (ena sidan av y-aeln): I beräknas med Steiners sats: och b =2t Man får τ= TS A Ib S A = 3t t 2t + 2 1, 5t t 0, 75t =, 25t 3 I = 2 3t t 3 12 τ= TS A Ib + 3t t (2t)2 + 2 t(3t)3 12 = 29 t 4 = q 2L, 25t 3 (29 t 4 ) 2t 33 ql ql = = 0, 245 2 116 t t 2 11

TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, 040423 kl -12 DEL 2 - (Problemdel med hjälpmedel) plast plast. En cirkulär plastskiva, innerradie a och ytterradie b, monteras på en stel ael med radie a + κa, där κ << 1. Vi har alltså här ett stel a krympförband. Hela anordningen roterar med en vinkelhastighet ω. Vilket radiellt grepp κa b måste man minst ha för att skivan ej ska släppa från aeln vid rotationen? Plastskivan har E-modul E, tvärkontraktionstal ν och densitet ρ. Greppet κa måste vara så stort att skivans radieökning vid rotationen inte överstiger greppet. Bestäm därför först den radieökning man får hos skivan på grund av rotationen. Rotationen ger upphov till spänningar (Kap 16, ekv (32) i läroboken) σ r = A B r 3 +ν ρω 2 r 2 2 Randvillkor ger konstanterna A och B. Anta nu att skivan just släpper från aeln vid rotationshastigheten ω. Då blir randvillkoren RV1: σ r (a) = 0, som ger σ r (a)=a B a 3 +ν ρω 2 a 2 = 0 2 RV2: σ r (b) = 0, som ger σ r (b)=a B b 3 +ν ρω 2 b 2 = 0 2 Detta ekvationssystem ger B = 3 +ν ρω 2 a 2 b 2 och A = 3 +ν ρω 2 (a 2 + b 2 ) Nu kan skivans epansion på grund av rotationen bestämmas. Man får, med (31) och (34a,b) i läroboken, Kap 16, u(r)= 1 ν E Ar+ 1 +ν E B r 1 ν2 E ρω2 r 3 12

Sätt in r = a, A och B. Det ger u(a) = (1 ν) E (3 +ν) ρω 2 (a 2 + b 2 ) a + (1 +ν) E (3 +ν) ρω 2 a 2 b 2 1 a (1 ν2 ) ρω 2 a 3 E = ρω2 a E {(1 ν)(3 +ν)(a 2 + b 2 )+(1 +ν)(3 +ν)b 2 (1 ν 2 ) a 2 } = ρω2 a 4E {a 2 (1 ν)+b 2 (3 +ν)} Det radiella greppet måste således vara minst u(a) för att skivan inte ska släppa vid rotation. 13