Стержни Моменты кручения свободного

Приведем пример использования изложенного метода. На рис. 3.11, а показано поперечное сечение тонкостенного стержня, испытывающего деформацию свободного кручения моментом М. Сечение замкнутое двухконтурное. В этом случае задача определения касательных напряжений г статически неопределима. Решим ее с помощью принципа Кастильяно. [c.66]

Перейдем теперь к задаче изгиба стержня и, как ранее, будем рассматривать стержень достаточно большой длины. Пусть ось 2 ориентирована уже не произвольно, а проходит через центр тяжести основания, оси х а у направим пока произвольно. В дальнейшем эти оси выбираем совпадающими с главными осями. Как и в задаче кручения, будем предполагать, что боковая поверхность свободна от нагрузок, т. е. выполняются условия (3.1). Полагаем также, что на основаниях внешние напряжения статически эквивалентны моменту М (ось которого параллельна оси у (рис. 16)). Поставленная таким образом задача называется задачей изгиба стержня моментом в постановке Сен-Венана (здесь по-прежнему речь идет лишь об интегральном удовлетворении краевых условий на основаниях). В данном случае удобно исходить из первоначального представления напряженного состояния, а потом уже определять смещения. [c.270]

В главах И, XI и XII рассмотрены так называемые элементарные деформации стержня осевая деформация, свободное кручение и плоский поперечный изгиб. В первом случае в поперечных сечениях стержня возникает продольная сила М, во втором— только крутящий момент в третьем-- только изгибающий [c.285]

В этом параграфе рассмотрим такое кручение, при котором депланация по длине стержня постоянна и ее можно характеризовать величиной перемещения w = w , у) в осевом направлении. Такое кручение стержня называется свободным кручением. Свободное кручение имеет место, например, когда стержень постоянного по всей длине сечения нагружен по торцам двумя крутящими моментами (рис. 8.17). [c.171]

Значение момента кручения на свободном конце стержня рис. 10.8 и 10.9, б) относительно центра изгиба [c.239]

Стержни, работающие на кручение, обычно называют валами. Рассматривая кручение вала (например, по схеме, приведенной на рис. 202), легко установить, что под действием скручивающего момента, приложенного к свободному концу, любое сечение на расстоянии X от заделки поворачивается относительно закрепленного [c.208]

Свободное кручение возможно лишь при условии, что сечение стержня и крутящий момент постоянны, а концы стержня не заделаны. [c.121]

Решение. Ввиду большой величины жесткости по сравнению с /f (и с жесткостью на кручение С) 1) неустойчивость по отношению к сильному боковому изгибу возникает в то время, когда изгиб в плоскости х, г остается еще слабым. Для определения момента наступления неустойчивости надо составить уравнения слабого бокового изгиба стержня/ сохраняя в них члены, пропорциональные произведениям действующей в плоскости х, г силы / на малые смещения. Поскольку сосредоточенная сила приложена лишь к свободному концу стержня, то вдоль всей его длины F = f, а на свободном конце (г = I) момент М = 0 по формуле (19,6) находим компоненты момента относительно закрепленной системы координат х, у, г [c.123]

Рассмотрим задачу о кручении призматического стержня произвольного поперечного сечения под действием двух внешних моментов, лежащих в плоскости его крайних поперечных сечений (рис. 5.3). Объемные силы считаем равными нулю, а боковую поверхность — свободной от внешних нагрузок. [c.132]

На свободном конце стержня касательные напряжения складываются из напряжений чистого кручения и напряжений от изгибно-крутящего момента [c.267]

Стержни, работающие на кручение, обычно называют валами. Рассматривая кручение вала (например, по схеме, приведенной на рис. 206), легко установить, что под действием скручивающего момента, приложенного к свободному концу, любое сечение на расстоянии X от заделки поворачивается относительно закрепленного сечения на некоторый угол ф — угол закручивания. При этом чем больше скручивающий момент Мк, тем больше и угол закручивания. Зависимости ф = /Шк), называемые диаграммами кручения, можно получить экспериментально на соответствующих испытательных машинах с помощью специального записывающего устройства. Примерный вид такой диаграммы (полученной при постепенном увеличении нагрузки вплоть до разрушения) для вала длиной I, изготовленного из пластичного материала, показан на рис. 207. [c.227]

Рассмотрим задачу изгибно-крутильных деформаций тонкостенного стержня. Пусть конец 2 = 0 жестко защемлен, а к свободному концу г I приложена система сил, которая в результате приведения к центру Р кручения в сечении г = I в общем случае дает в этом центре внешние продольную силу F p, поперечные силы F p, Fyp, моменты Мхр, Мур, М р и бимомент Значения внутренних перерезывающих сил Q = F p, Qy = Fyp продольной силы Мг = F p, изгибающих моментов Мх = М.хр — Fxp (/ — 2) + + Fip Up, My = Мур + Fyp I —z) — F p Xp, крутящего момента [c.338]

Кручением называется такой вид деформации, при котором в поперечных сечениях внутренние усилия приводятся только к крутящему моменту. Такое кручение называют свободным или чистым. Величину крутящего момента определяют методом сечений. Если выделить элемент двумя сечениями, как показано на рис. 11.3, то можно убедиться, что имеет место взаимный поворот параллельных сечений относительно общей, нормальной к ним оси. Схема деформации оказывается аналогичной чистому сдвигу. Наиболее простым является решение задачи о кручении стержней кругового профиля. [c.181]

В этой же главе обсуждаются и более сложные случаи — свободное кручение призматических стержней произвольного поперечного сечения в упругой и упруго-пластической стадиях работы материала, а также кручение круглых цилиндрических стержней в случае переменного вдоль оси крутящего момента и кручение тел вращения. [c.11]

Свободное кручение — к концам прямого стержня (вала) приложены в плоскости поперечного сечения обратно направленные пары сил (моменты) через каждое сечение передается крутящий мо- мент /И , равный моменту пары, приложенной к одному концу стержня. [c.25]

Различают два типа тонкостенных стержней—стержни замкнутого (рис. 8.23, а) и открытого (рис. 8.23, б) профиля. Эти два типа стержней обладают существенно разной жесткостью при кручении, вследствие чего углы закручивания их при одинаковых крутящих моментах также существенно отличаются. Существенно различны также характер распределения и величины касательных напряжений в их поперечных сечениях. Ниже рассматривается свободное кручение тонкостенных стержней, при котором депланация сечений по длине не изменяется и в поперечных сечениях возникают только касательные напряжения. [c.179]

Стержни замкнутого профиля. Рассмотрим основные закономерности свободного кручения таких стержней на примере стержня, имеющего сечение в виде тонкого кольца (рис. 8.24). Если толщина кольца 8 намного меньше его среднего радиуса Ro = (Ri+R2)/2, то можно приближенно считать, что касательные напряжения постоянны по толщине стенки. Их величина может быть определена по формуле (8.14), при этом формулу для полярного момента инерции можно преобразовать следующим образом [c.179]

В этой главе рассматривается теория кручения Сен-Венана цилиндрического стержня. Поперечное сечение стержня с площадью S предполагается односвязным, если не оговорено обратное. Пусть ось г выбрана по направлению образующей цилиндра, а оси X и у лежат в плоскости его поперечного сечения, как показано на рис. 6.1. Кручение стержня осуществляется приложением крутящих моментов на обоих его концах, в то время как боковая поверхность свободна от нагрузки. Механические граничные условия на концах г = О и г = I задаются соответственно условиями [c.158]

Момент чистого кручения наибольшего значения достигает на свободном конце стержня, т. е. при x=li [c.314]

Весьма обширная серия испытаний железа и железных конструкций была проведена Дюло ), другим воспитанником Политехнической школы. В первой части своего труда Дюло устанавливает необходимые формулы для изгиба и выпучивания призматических стержней, изгиба арок и кручения валов. Отыскивая положение нейтральной линии при изгибе, он ошибочно полагает момент растягивающих сил относительно нее рапным моменту сжимающих сил. Поскольку большая часть его работы относится к балкам прямоугольного и круглого профилей, эта ошибка не оказывает влияния на выводы. С самого начала он определяет модули упругости при растяжении и сжатии и, делая допущение, что поперечные сечения остаются при изгибе плоскими, выводит дифференциальное уравнение изогнутой оси. Он применяет это уравнение к консоли и к балке, свободно опертой по концам. [c.101]

Если бы мы принимали во внимание только вертикальную стенку балки, то предположения предыдущего параграфа были бы выполнены полностью. Но не принимать во внимание горизонтальных полок нельзя, так как они в рассматриваемом явлении играют существенную роль. Мы на основании предыдущего знаем, что при переходе плоской формы равновесия в искривленную кроме изгиба приходится учитывать и кручение. В шестой главе мы уже детально занимались кручением прокатных балок и в 70 нашли удобное приближенное решение для двутавровой балки. Но в задаче об устойчивости плоской формы равновесия при изгибе кручение следует рассматривать совершающимся при других граничных условиях на концах балки, чем в случае чистого кручения. Как и в предыдущем параграфе, мы рассмотрим случай балки, защемленной одним концом. Если бы на свободном конце такой балки действовал крутящий момент, ось которого совпадала бы с осью балки, то мы не получили бы случая чистого кручения, так как на защемленном конце поперечное сечение вынуждено оставаться плоским, в то время как в случае чистого кручения оно перекашивалось бы ). Чтобы осуществить такие граничные условия в точности, можно поступить так воспрепятствовать повороту обоих концов балки около оси ее, а к среднему сечению приложить некоторый момент. Тогда вследствие симметрии среднее поперечное сечение будет оставаться плоским. Само собой разумеется, что сказанное относится к балке любого сечения. В предыдущем параграфе в случае прямоугольного сечения мы это обстоятельство оставляли без внимания, так как там оно большого влияния не оказывало. В случае же двутавровой балки дело обстоит иначе. Сохранение плоской формы концевого сечения имеет здесь потому большее влияние на угол закручивания балки, который получается от действия на свободный конец крутящего момента, что в силу рассматриваемого граничного условия горизонтальные полки, особенно вблизи места защемления, работают на изгиб. Подобный случай кручения стержня эллиптического сечения при [c.335]

Значит, угол закручивания верхнего (свободного) сечения стержня прямо пропорционален моменту закручивающей силы, действующему в этом сечении. Величину d называют коэффициентом упругости при деформации кручения. При закручивании [c.76]

Пример. Записать уравнения угла закручивания, момента свободного кручения, бимомента и изгибно-крутящего момента для тонкостенного стержня, показанного [c.212]

Если плоскость действия сил, к которым сводится нагрузка на балку, не проходит через линию, соединяющую центры изгиба сечений, то балка подвергается не только изгибу, но и кручению парами сил, моменты которых, вообще говоря, меняются по ее длине. Вследствие этого в сечениях балки появляются дополнительные касательные напряжения. С другой стороны, как известно, кручение стержней любого сечения, кроме круглого, сопровождается искривлением сечений. Ввиду переменности крутящего момента по длине балки, а также ввиду препятствий искривлению концевых сечений при их заделке, искривления различных сечений оказываются различными. Мы встречаемся с неравномерным или стесненным кручением, называемым так в отличие от равномерного или свободного кручения, при котором крутящие моменты постоянны по длине стержня и поперечные сечения могут свободно искривляться. [c.293]

Теперь представим себе блок 1, состоящий из двух зубчатых колес и свободно вращающийся на цилиндрическом стержне 2 (рис. 307). Как видим, в этом случае стержень 2 подвергается только изгибу, вращающий же момент передается от одного колеса второму через связывающую их втулку 3. Такого рода деталь, геометрическая ось которой совпадает с осью вращающихся на ней деталей, называется осью. Таким образом, основное отличие оси от вала заключается в том, что ось подвергается только изгибу, между тем как вал, кроме изгиба, испытывает еще кручение. В только что приведенном примере для осуществления требуемого движения не требуется вращения оси. В других случаях ось обязательно должна вращаться. Подобным примером может служить вагонная ось, которая при качении закрепленных на ней колес также вращается, но не подвергается действию вращающих моментов. [c.327]

Мы видим, что, принимая четыре составляющих напряжения [а] равными нулю и определив остальные две составляющие из уравнений [132], [133] и [134], мы получим распределение напряжений, которое удовлетворяет уравнениям равновесия [116] и условиям совместности [119], оставляет боковую поверхность стержня свободной от внешних сил и дает по концам крутящий момент, величина которого определяется выражением [135]. Итак, все уравнения упругости выполнены, и полученное таким путем решение является точным решением задачи о кручении. [c.260]

На фиг. 459, б изображена деформация стержня двутаврового профиля, защемлённого одним концом и нагружённого парой сил с моментом Жд на другом конце. В этом случае полки двутавра не остаются прямыми, так как защемлённые концы их остаются неподвижными в то время, как свободные концы под действием крутящего момента смещаются в противоположные стороны. Таким образом, под действием крутящего момента полки двутавра изгибаются, поэтому такой вид кручения называют изгибным кручением. [c.530]

Пусть к свободному концу тонкостенного стержня, защемлённого одним концом, приложен момент Л1о, вызывающий изгибное кручение (фиг. 467). [c.537]

Явление депланации с особой отчетливостью наблюдается при свободном чистом) кручении тонкостенного стержня. Если свободный тонкостенный стержень подвергают действию приложенных по концам скручивающих моментов Миф — угол поворота произвольного сечения, то перемещения w точек сечения в направлении оси стержня определяются выражением [c.418]

Следовательно, при стесненном кручении стержня в поперечном сечении возникают три силовых фактора крутящий момент свободного кручения Мв крутящий момент стесненного кручения М бимомент В. Этим силовым факторам соответствуют напряжения [c.38]

При произвольном нагружении тонкостенного стержня в поперечных сечениях могут возникать следующие силовые факторы нормальная сила N. поперечные силы С1х и Qy, изгибающие моменты Мх и Му, крутящий момент М , равный сумме крутящего момента стесненного кручения М и момента свободного кручения Ме, и бимомент В. [c.49]

Решение этой задачи было дано Кулоном в конце XVIII в. и основано на предположении, что поперечные круговые сечения стержня при кручении сохраняют между собой первоначальные расстояния, остаются плоскими, и радиусы, проведённые в этих сечениях, не искривляются. Пусть (фиг. 23) А есть закреплённое сечение стержня, В — свободное сечение, нагруженное касательными усилиями, приводящимися к паре сил с моментом М. Из теории Кулона следует, что [c.236]

При исследовании кручения значения нормальных напряжений Ov = Ог могут оказаться весьма существенными. Кручение называется свободным, если роль нормальных напряжений в общей деформации бруса мала в сравнении с ролью касательных напряжений. В противном случае кручение называется стесненным. Стесненность кручения связана со стеснением депланацин поперечных сечений. Например, полый круглый стержень (тонкостенный стержень замкнутого профиля) испытывает свободное кручение без депланации поперечных сечений, как показано на рис. 13.3, а. Этот же стержень, будучи разрезанным вдоль одной из образующих открытый профиль), под действием тех же моментов закручивается с расхождением краев разреза в направлении оси, что приводит к депланации поперечных сечений. В этом случае значения малы и кручение остается свободным, при котором продольные (параллельные оси стержня) волокна не изменяют своей длины (рис. 13.3, б). Однако, если у того же разрезанного вдоль образующей стержня-трубки закреплен один на концов, а к другому приложен крутящий момент, характер напряженно-деформированного [c.292]

Деформации. Специфичность деформации, которая называется стесненным кручением, можно проиллюстрировать на примере тонкостенного стержня двутаврового сечения, один конец которого заделан, а второй нагружен четырьмя равными силами, как показано на рис. 14.14, а. Равнодействующая этих сил и суммы моментоЕ относительно трех осей Ох, Оу и Oz равны нулю. Характеристикой такой системы сил является бимомент Вой который введен ниже. Происхождение этого момента связано с тем, что он характеризует действие на деформируемое тело двух равных и противоположно направленных моментов (пар сил), приложенных к разным участкам тела. В рассматриваемом случае это, например, пары сил Fb) и F , Fq)- Под такой нагрузкой стержень деформируется, закручиваясь вокруг оси Ог, так, что сечение AB D повернется на угол ср по ходу часовой стрелки, если смотреть с положительного конца оси Oz. Действительно, по направлениям i , ВуВ происходит сжатие (сокращение волокон), тогда как по направлениям Л [Л и DjD — растяжение (удлинение волокон). Но свободному деформированию продольных волокон полок препятствует стенка, которая не дает возможности увеличиваться расстоянию между средними точками полок. Это приводит к закручиванию, как показано на рис. 14.14, б. При этом форма поперечного сечения в проекции иа нормальную к оси стержня плоскость не изменяется, чему помимо отмеченного выше действия стенки способствует и то, что полни, будучи жестко соединенными со стенкой, сохраняют свою к ней перпендикулярность. На рис. 14.14, в показан вид сверху. Деформации удлинения и укорочения продольных волокон полок и стенки приводят к появлению в поперечных сечениях стержней [c.324]

Используя выводы предыдущей задачи, приравнивая потенциальн ю энергию деформации работе, совершаемой крз тящим моментом, найти угол закручивания стержня при стесненном кручении и выяснить, насколько изменяется жесткость стержня при стесненном кручении против случая свободного кручения. [c.120]

Свободным, или, иначе, нестесненным кручением призматического стержня называют деформацию, возникающую в случае, если к каждому из его торцов приложены поверхностные тангенциальные силы, статическим эквивалентом которых является лишь момент, действующий, разумеется, в плоскости торца. Моменты на противоположных торцах равны по величине и противоположны по направлению. Никакие связи на скручиваемый брус не накладываются (деформация его ничем не стеснена). В случае круглого или кругового кольцевого поперечного сечения скручиваемого бруса при определенном законе распределения тангенциальных поверхностных сил на торцах торцы и все поперечные сечения остаются плоскими. Такой частный случай свободного кручения называется чистым кручением. В случае любого другого поперечного сечения, кроме указанных выше, плоскость поперечного сечения под влиянием кручения искривляется— йе/гламирг/еш (перестает быть плоской) при одном определенном для каждого вида поперечного сечения законе распределения касательных сил на торцах и таком же законе во всех поперечных сечениях депла-нация всех поперечных сечений оказывается одинаковой. Из сказанного ясно, что при свободном кручении призматического бруса нормальные напряжения в поперечных сечениях отсутствуют. [c.14]

Пусть на боковой поверхности призмы поверхностные силы отсутствуют, а на каждом из торцов — распределены по некоторому заранее ничем не ограниченному закону, при котором статическим их эквивалентом является лишь момент, действующий в плоскости торца. Наличие такого момента в каждом из торцов, при условии их равенства и противоположности направления, вызывает кручение стержня. Будем считать, что никаких связей, стесняющих деформацию, на стержень не наложено —он находится в условиях нестесненного, или, иначе, свободного, кручения, называемого сен-венановым по имени французского ученого Сен-Венана, поставившего и впервые решившего эту задачу. [c.42]

Рис, М,10, Распределение касательных напряжений по толщине тонкостенного стержня открытого профиля а) касательные напряжения, статическим эквивалентом которых является лишь крутящий момент б) доля касательных напряжений, создающая изгибно-крутиль-ный момент fi) доля касательных напряжений, создающая момент свободного кручения. [c.392]

Примеры свободного (чистого) и стесненного кручения одного и того же стержня двутаврового профиля приведены на рис. 119 и 120. На рис. 119доказан характер деформации двутавра со свободными концами, к которым приложены крутящие пары с моментами М , т. е. случай чистого кручения. На рис. 120 изображен вид деЗформации двутавра под действием тех же крутящих пар /Ио, приложенных к его концам но один из концов стержня защемлен, поэтому сечение в заделке остается плоским, депланация его полностью стеснена и препятствует свободной депланации смежных сечений. Лишь на правом свободном конце стержня ее можно считать нестесненной. Следовательно, мы здесь имеем дело со случаем стесненного кручения, или, как его еще называют.— изгибного кручения (полки двутавра при его скручивании изгибаются, как и вообще элементы тонкостенных стержней). [c.182]

Заш[емлеиный одним кондом стальной стержень трубчатого сечения с продольным разрезом (см. рисунок) скручивается парой сил с моментом М = 20 кгм, приложенной на свободном конце стержня. Определить наибольшие секториальные нормальные и касательные напряжения, наибольшие касательные напряжения чистого кручения и угол поворота свободного конца стержня. [c.317]

В уравнениях настоящей статьи члены порядка h появляются автоматически из вариационных уравнений. Р. А. Межлумян вводит в уравнения член, соответствующий свободному кручению, с помощью специальной гипотезы о связи крутящего момента от неравномерности распределения касательных напряжений по толщине с углом закручивания. Поэтому для ясности сравнения мы рассматриваем случай достаточно тонкого стержня, когда членами порядка /г -мож-но пренебречь. [c.44]

Ниже мы рассмотрим задачу о кручении однородного упругого стержня произвольного поперечного сечения под действием крутящего момента, создаваемого заданными распределениями касательных напряжений на свободных торцах стержня. Один из возможных подходов состоит в трактовке этой задачи как плоской задачи двумерной теории упругости (каковой она, очевидно, и является) и в использовании алгоритмов, которые будут приведены в гл. 4. Однако Сен-Венан показал, что задача о кручении стержня как одна из простейших задач теории упругости может быть сведена к одному гармоническому уравнению в отличие от обычно получающихся в (двумерной) теории упругости более сложных бигар-монических уравнений. [c.90]

Изучая наше решение, мы видим, что оно предполагает специальное распределение касательных напряжений на торцевых сечениях стержня или трубы. В практике, когда круглый стержень (как например, вал винта парохода) передает крутящий момент от одного конца другому или когда образец подвергается испытанию на кручение, с целью опрз-деления С, нагрузка прикладывается не в виде касательного напряжения на торцах, а каким-нибудь иным способом на частях цилиндрических поверхностей, близких к концам. Но несмотря на то, что наше решение не отражает действительного состояния в областях, непосредственно примыкающих к нагруженным концам, мы, как и раньше (на основании принципа Сен-Венана), можем утверждать, что оно будет приближаться к действительному состоянию в центральной части вала или образца, если их цилиндрическая поверхность вдали от концов свободна от нагрузки. [c.203]

Расчет тонкостенного стержня на растяжение (сжатие), изгиб и свободное кручение делается по правилам, изложенным в гл. 11, причем нормальные напряжения зависят только от усилий Ы, Мх, Му, а касательные только от (3 , Qy, Уточненный расчет тонкостенных брусьев с депланирующим профилем требует учета стесненности кручения и дополнительных нормальных и касательных напряжений стесненного кручения. При этом крутящий момент свободного кручения соответствующим образом уменьшается. [c.174]

Элемент тонкостенного стержня с неоднородными граничными условиями. Тонкостенный стержень находится в условиях изгиба от силы, проходящей через центр изгиба, только в том случае, если нормальные напряжения на концах этого стержня равны нулю или распределены по сечению в соответствии с гипотезой плоских сечений, т. е. при однородных граничных условиях. Так как при неоднородных граничных условиях депланация сечения отличается от эпюры главных секториальных координат (см. рис. 1,з), то нарушается свойство ортогональности перемещений, связанных с кручением, изгибом и растяжением элемента. На перемещениях, связанных с депланацией сечения, совершают раОРту элементарные силы dN=odF, соответствующие напряжениям изгиба и растяжения. Это приводит к тому, что консольный стержень с неоднородными граничными условиями (рис. 6, а) не только изгибается, но и закручивается от силы, проходящей через центр изгиба. Стержень нижней полкой соединен с жестким основанием или стенкой и нижней полкой соединен с заделкой, а верхняя полка свободна. Моделировать такое соединение можно узловой точкой С (рис. 6,6), накладывающей шесть связей. При этом закрепленное сечение свободно деплани-рует с полюсом в этой точке. При любой нагрузке, действующей на стержень, реакции шести связей определяются из уравнений статики. От силы Р в закрепленном сечении возникают реакции связей (рис. 6, б). Одна из этих реакций Му = Р1 приводится к бимоменту Bp=Myh/2 = 0,5 Plh (рис. 6, а), который закручивает стержень. Вообще, бимоменты в стержнях с неоднородными граничными условиями возникают от всех нагрузок (кроме крутящих моментов). Значение бимоментов, возникающих в закрепленном сечении, зависит от реакций связей и положения их в сечении, которое четко определяется моделированием. [c.186]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...