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

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

TENTAMEN I KURSEN BYGGNADSMEKANIK 2

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

1. Ett material har dragprovkurva enligt figuren.

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

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

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Material, form och kraft, F11

Hållfasthetslära Sammanfattning

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

Belastningsanalys, 5 poäng Balkteori Deformationer och spänningar

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

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

Tentamen i Hållfasthetslära AK

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

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

LÖSNING

Formelsamling i Hållfasthetslära för F

Lösning: ε= δ eller ε=du

Lunds Tekniska Högskola, LTH

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

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Tentamen i Hållfasthetslära AK

LÖSNING

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

TENTAMEN I KURSEN TRÄBYGGNAD

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

TENTAMEN I KURSEN TRÄBYGGNAD

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

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

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

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

TENTAMEN I FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

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 FÖRDJUPNINGSKURS I BYGGKONSTRUKTION

Hållfasthetslära Z2, MME175 lp 3, 2005

Biomekanik Belastningsanalys

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

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

LÖSNING

Tentamen i Hållfasthetslära AK2 för M Torsdag , kl

Material, form och kraft, F9

Belastningsanalys, 5 poäng Töjning Materialegenskaper - Hookes lag

Tentamen i Hållfasthetslära AK

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

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.

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

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

Föreläsningsdel 3: Spänningar i jord (motsvarande Kap 3 i kompendiet, dock ej mätavsnittet 3.6)

2.2 Tvådimensionella jämviktsproblem Ledningar

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

Material, form och kraft, F5


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

Tentamen i kursen Balkteori, VSM-091, , kl

Matematiska uppgifter

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

har ekvation (2, 3, 4) (x 1, y 1, z 1) = 0, eller 2x + 3y + 4z = 9. b) Vi söker P 1 = F (1, 1, 1) + F (1, 1, 1) (x 1, y 1, z 1) = 2x + 3y + 4z.

1. Beräkna och klassificera alla kritiska punkter till funktionen f(x, y) = 6xy 2 2x 3 3y 4 2. Antag att temperaturen T i en punkt (x, y, z) ges av

Material, form och kraft, F2

2 november 2016 Byggnadsmekanik 2 2

Övningstenta: Lösningsförslag

P R O B L E M

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

KOMIHÅG 3: Kraft är en vektor med angreppspunkt och verkningslinje. Kraftmoment: M P. = r PA

u av funktionen u = u(x, y, z) = xyz i punkten M o = (x o, y o, z o ) = (1, 1, 1) i riktningen mot punkten M 1 = (x 1, y 1, z 1 ) = (2, 3, 1)

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

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

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

Kompletterande formelsamling i hållfasthetslära

Moment Viktiga exempel Övningsuppgifter

Lösningar/svar till tentamen i MTM113 Kontinuumsmekanik Datum:

Lösningar/svar till tentamen i MTM113 Kontinuumsmekanik Datum:

6. Räkna ut integralen. z dx dy dz,

Hjälpmedel: Tore Dahlbergs formelsamling, TeFyMa eller någon annan liknande fysik- eller matematikformelsamling, valfri miniräknare, linjal, passare

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

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

Material, form och kraft, F4

Formelblad, lastfall och tvärsnittsdata

Tentamen i. Konstruktionsteknik. 26 maj 2009 kl

Tentamen i TATA43 Flervariabelanalys

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Tentamen i Mekanik Statik TMME63

Belastningsanalys, 5 poäng Tvärkontraktion Temp. inverkan Statiskt obestämd belastning

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Grundläggande maskinteknik II 7,5 högskolepoäng

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

Lösningar till Matematisk analys

Kursprogram Strukturmekanik VSMA20

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

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

Matematiska uppgifter

Kursprogram Strukturmekanik FME602

Var ligger tyngdkrafternas enkraftsresultant? Totala tyngdkraftmomentet (mätt i origo) för kropp bestående av partiklar: M O. # m j.

H Å L L FA S T H E T S L Ä R A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 18 augusti 2016

Hållfasthetslära Lektion 2. Hookes lag Materialdata - Dragprov

Transkript:

Huvudspänningar oc uvudspänningsriktningar n från: Huvudtöjningar oc uvudtöjningsriktningar n från: (S I)n = 0 ) det(s I) =0 ösningsskisser till där S är spänningsmatrisen Tentamen 0i Hållfastetslära för 0 Z (TME07), S = 05-06-0 @ x xy xz xy y yz A xz yz z I xy-planet varierar normal oc skjuvspänningar. På ytan av en kropp råder plant spänningstillstånd, oc i en viss punkt enligt: verkar (enbart) skjuvspänningen xy =.5MPa. < (') = a) Bestäm x + y + uvudspänningsriktningarna. x y cos(')+ xy sin(') (p) : x y (') = sin(')+ b) Beräkna von Mises xy cos(') effektivspänning i punkten. (p) a) Formelsamlingen (FS) avsnitt ger oss Speciellt flera för sätt xz att = lösa yz =0fås detta. Ett är att använda formlerna b) FS avsnitt säger att Sätt in alla spänningar = 0 utom ( I)n = 0 ) det( I) =0 där är töjningsmatrisen = @ x xy / xz/ xy/ y yz /A xz/ yz/ z Spännings- oc töjningstillstånd i ett plan Analogt för töjningar: < (') = x + y + x y cos(')+ : (') = x y sin(')+ Speciellt för xz = yz =0fås uvudspänningarna = z oc, = >< ( x + y ) ± R sin( )= xy R >: cos( )= x y R där ' = är riktning till oc s x y R = + xy xy cos(') xy sin(') uvudtöjningarna = z oc, = >< ( x + y ) ± R sin( )= xy R >: cos( )= x y R med, i detta fall, x = y =0, xy =.5MPa Det ger direkt att uvudspänningsriktningarna är vridna 45 jämfört med x- oc y-riktningarna. där ' = är riktning till oc s x y R = + xy/4 Di erentialekvationen för tjockväggigt rör plan cirkulär skiva 9 E ektivspänningar von Mises: Tresca: vm e = q x + y + z x y y z z x + xy + yz + zx = = p p ( ) +( ) +( ) xy =.5MPa i den första raden, så fås q xy = p xy.6mpa T e =max(,, ) Di erentialekvationen för tjockväggigt rör plan cirkulär skiva Elastisk axisymmetrisk skiva utsatt för plan spänning ( z = rz = 'z =0)samtenbartbelastning i r-led: d dr r vm e = e ektiv vonmises = d dr (u rr) + E K r =0 ösningsskisser TME07 05-06-0 Sidan (av 6) Allmän lösning: Z u r = A r + A /r /r Z ( ) K r r dr dr E villkor.

. En balk ABC ar formats i 45 :s vinkel som figuren antyder, oc kan alltså betraktas som två sammanfogade balkar, vardera av längden. Balkmaterialets elasticitets- modul är E, oc balktvärsnittets yttrögetsmoment är I; båda är konstanta. Momentfria infästningar finns i A, B oc C. En jämnt fördelad last av totala storleken Q anbringas på stycket AB. Bestäm vilken vinkel som AB vrider sig runt punkten B. (5p) Inför vridningsvinkeln θ som i figuren till öger. Dela upp balken i två delar som antyds i de två nedre figurerna till öger. I FS, elementarfall 6. finns allt vi beöver veta: Elementarfall balkböjning 9 6. Fri uppläggning W W W P P M M m m p p R R a b / / a > < 4 EI? = > b : 4 EI 4 a, om a / 4 b, om a / För den mellersta figuren till öger ser vi att vi kan sätta M = MB oc W = Q/, oc kan avläsa M M P P W W W = m =. För den nedersta ögra figuren kan vi vända upp EI ( M B)+ 4EI Q oc ned på det ela, oc sätta M = MB oc p.s.s. få = m =. Vi ar alltså två EI M B ekvationer för de två obekanta θ oc MB, oc kan lösa ut R = R = m = m = p = p = b EI b a EI 4 EI a? a b a b? b 4 EI a 4 EI = Q 4EI a b EI a 4 EI 5 4 4 EI a + a a 60 EI 6 7 60 EI 45 EI 5 4 76 EI 7 0 a + a4 4 a a 4 EI a a 4 EI a i a i a ösningsskisser TME07 05-06-0 Sidan (av 6)

. Ett öppet tunnväggigt cylindriskt rör påverkas av ett vridande moment M0, ett inre övertryck p samt en normalkraft N0. Rörets medelradie är r, oc godstjockleken. Bestäm uvudspänningarna i en punkt på rörets inre yta. (5p) [Förenkla inte svaret alltför långt! Kursen andlar inte om algebraisk fingerfärdiget.] Balkar Betrakta ett litet element enligt figuren nedan. Normalkraften N0 bidrar till normalspänningen i z-led, oc eftersom röret är öppet bidrar inte övertrycket till σz: Axlar GK v =vridstyvetelastiskaxel '(x) = vridningsvinkeln (x) =d'/dx = /r = deformation (förvridning) M v = GK v =snittvridmoment f(x) =yttrelast(vridmoment/längd) Enligt FS avsnitt 9 ger övertrycket dock bidrag till normalspänningen i φ-led: Det pålagda vridande momentet slutligen bidrar till τzφ enligt FS avsnitt : så vi ar z' = M 0. r z = N 0 r Jämvikt: dm v /dx = f(x) ' = pr För cirkulärt tvärsnitt fås spänningen som: (x, r) =M v (x)r/k v (x) Av de övriga spänningarna på insidan av röret är det bara normalspänningen i radiell led som är nollskild, även om den är liten jämfört med normalspänningen i vinkelled ovan, så vet vi inte om den är liten jämfört med de övriga spänningarna i zφ-(tangent)planet. Spänningsmatrisen blir alltså: 0 0 S = @ r 0 0 p 0 0 0 ' z' A = @ pr M 0 0 A r M 0 z' z 0 0 N 0 r r (forts. följer.) ösningsskisser TME07 05-06-0 Sidan (av 6) ) d dx GK v d' dx = f För tunnväggigt cirkulärt tvärsnitt (väggtjocklek t, medelradie r) fås spänningen som: (x, r) =M v (x)/( r t) För ett godtyckligt tunnväggigt slutet tvärsnitt med av medellinjen s innesluten area A m,väggtjocklek t(s) ocminstaväggtjocklek t min : max = M v /( A m t min ), K v = 4 A m H ds t(s) Snittmoment vid genomplasticerat (antag elastiskt idealplasticitet) tjockväggigt cirkulärt tvärsnitt (ytterradie b, innerradie a): M vf = (b a ) s Balkar EI y =böjstyvet w(x) =transversellförskjutning (x) = d w/dx = deformation (krökning) Jämvikt: dm/dx = T,dT/dx = q )

(forts. från föregående sida.) Huvudspänningarna fås nu som egenvärdena till S. ös sekularekvationen det(s σ I) = 0: 0= r 0 0 0 ' z' 0 z' z =( r )(( ' )( z ) z') =( r )( ( ' + z ) + ' z z') Den ena uvudspänningen är uppenbart = r = p. De två övriga fås som rötter till andragradsekvationen ( ' + z ) + ' z z' =0 oc är alltså r ' + z ( ' + z ) = ± ( ' z 4 z') v pr = 0 u r ± t ( pr + N! 0 r ) pr N 0 M0 4 r r De tre uvudspänningarna är alltså v pr p oc + N 0 u r ± t ( pr + N 0 r ) 4 pr N 0 r! M0 r ösningsskisser TME07 05-06-0 Sidan 4 (av 6)

4. En slank balk är infäst som figuren antyder. En kraft P anbringas i balkens övre ände. Balken ar tvärsnittsarean A, yttrögetsmomentet I oc elasticitetsmodulen E. Balkmaterialets flytspänning vid tryck är yield = 00. Balkens tvärsnitt är omogent, kvadratiskt med sidan a, där a = /0. P ökas sakta från 0. Vad inträffar först: Flytning eller knäckning? (5p) (Bortse från säkeretsfaktorer etc. Svaret skall motiveras utförligt!) E Flytning sker då P blivit så stor att E 00 = yield = = P A = P a = 0 P ) P = P yield = E 4 0 4 Knäckning enligt Eulers fjärde knäckningsfall (FS avsn. ) sker då P blivit så stor att P = P Euler 4 = 4 EI = FS avsn. 5, I y för rektangel med b = a. Vilken av dessa är krafter är minst, oc uppnås alltså först? Alltså: knäckning inträffar först. = 4 E ( 0 )4 P Euler 4 P yield = 4 E 0 4 = = 0. < E 4 0 4 Tabell: tvärsnittsdata 5 5 Tabell: tvärsnittsdata YTA YT- CENTRUM YTSTORHETER I y = ba I y = ba I z = ab I z = ab ösningsskisser TME07 05-06-0 Sidan 5 (av 6) y = a + b z = I y = b I y = b

5. En elt stel balk är fäst i två identiska, omogena jämntjocka stänger AB oc CD som figuren visar. Stängerna ar tvärsnittsarean A oc elasticitetsmodulen E. En kraft P anbringas i balkens en ände som figuren antyder. Bestäm vilken vinkel den stela balken vrides när P anbringas. (5p) Frilägg den stela balken oc inför stångkrafterna oc tvångskrafterna från den momentfria leden. åt beteckna punkten där leden fäster i balken. (Observera mitt val av referensriktningar! Du får givetvis välja andra!) Jämviktsekvationerna för balken är ><!: R H = 0 () ": N A + R V N C P = 0 () >: x : NA d + N C d P d = 0 () Tre ekvationer men fyra obekanta. RH kan lösas ur (), men då återstår endast de två ekvationerna () oc () för de tre obekanta NA, NC, RV. Vi måste ta änsyn till stängernas deformation. Geometrin ger direkt att om AB förlängs sträckan δ, så förkortas CD sträckan δ: Hookes lag ger " AB =, " CD = 9 N A A = AB = E" AB = E = N C A = CD = E" CD = E Vi ar därmed en ytterligare ekvation. Ur () oc (4) löser vi lätt NA = NC = P/. Hookes lag ger = P. Betrakta nu den rätvinkliga triangeln EA Den sökta vridningsvinkeln, betecknad θ i triangeln, fås då som sin = = P d dea ; ) N A = N C (4) ösningsskisser TME07 05-06-0 Sidan 6 (av 6)