Нормальные напряжения при кручении тонкостенных стержней

Полные нормальные и касательные напряжения в поперечном сечении. Как установлено при рассмотрении задач кручения, касательные напряжения при кручении тонкостенных стержней открытого профиля распределяются по толщине стенки поперечного сечения по линейному закону. При этом постоянная по толщине часть напряжения определяется через относительный угол закручивания 0 по формуле (14.18), а кососимметричная часть — по фор- [c.335]

Депланация возникает также при кручении тонкостенного стержня. Если депланацию ограничить, например, защемив стержень по торцам (рис. 371), в поперечных сечениях возникнут заметные нормальные напряжения, они создадут противодействующий момент, и жесткость стержня на кручение существенно возрастет. Для сплошных сечений этот эффект проявляется в значительно меньшей степени и поэтому не учитывается. [c.326]

Определение неизвестных силовых факторов в общем случае требует решения системы канонических уравнений и представляет трудоемкую задачу. Лонжероны и поперечины в конструктивном отношении представляют тонкостенные профили. Расчет, таких профилей на кручение имеет существенные особенности. Поперечные сечения стержней при кручении искривляются и становятся неплоскими, происходит так называемая депланация.- Соединения поперечин с лонжеронами препятствуют их депланации. В результате при кручении тонкостенных стержней кроме касательных напряжений возникают нормальные напряжения стесненного кручения, которые необходимо учитывать. Поэтому расчет рам на кручение базируется на теории тонкостенных профилей [ХУП.2,6]. [c.496]

При кручении тонкостенных стержней нормальные напряжения определяются формулой [c.498]

В п. 5 7 мы установили, что секториальные нормальные напряжения, возникающие в тонкостенном стержне при стесненном кручении, определяются по формуле [c.177]

При несвободном (стесненном) кручении, когда депланация сечений затруднена, приведенные выше формулы непригодны. Общая теория стесненного кручения тонкостенных стержней открытого профиля разработана В. 3. Власовым. Он показал, что при стесненном кручении кроме касательных напряжений чистого кручения, вычисляемых по приведенным выше формулам, в поперечном сечении возникают значительные дополнительные касательные и нормальные напряжения. Изложение теории стесненного кручения тонкостенных стержней выходит за пределы краткого курса сопротивления материалов. [c.123]

Тонкостенный стержень как расчетная схема сохраняет в себе основные свойства обыкновенного бруса, и выведенные ранее формулы, связанные с растяжением, изгибом и кручением бруса, остаются в основном справедливыми и для тонкостенных стержней. Так, в частности, в гл. 11 было рассмотрено кручение бруса с открытым и замкнутым тонким профилем. Полученные формулы прямо относятся к тонкостенным стержням и дают значения основных напряжений при кручении. Точно так же применима к тонкостенным стержням и выведенная ранее формула для определения нормальных напряжений при [c.325]

Заметим, что нагрузка р хз) не обязательно должна лежать в плоскости x-iXi, она может действовать в параллельной плоскости. Величины прогибов и нормальных напряжений при изгибе от этого не меняются, как будет видно из приводимого ниже вывода. Однако касательные напряжения зависят от положения плоскости действия сил, они могут потребовать для своего уравновешивания приложения к торцам балки крутящих моментов. Если ось х-2. есть ось симметрии сечения, то, очевидно, крутящий момент не потребуется, если нагрузка лежит в плоскости Хг, Хз, нагрузка в любой параллельной плоскости будет вызывать кручение. Однако, если ось есть главная центральная ось сечения, по не ось симметрии, и нагрузка лежит в плоскости Хг, Хз, изгиб, как правило, будет сопровождаться кручением чтобы кручения пе было, ось х должна проходить не через центр сечения, а через некоторую точку, называемую центром изгиба. Элементарная теория, позволяющая найти центр изгиба для тонкостенных стержней открытого профиля, была изложена в 3.7, распространение ее на стержни произвольного сечения служит предметом теории изгиба Сен-Венана, которая в этой книге излагаться не будет. [c.387]

Из этого выражения видно, что при стесненном кручении тонкостенного стержня нормальные напряжения в поперечном сечении распределяются по закону секториальных площадей <о. [c.335]

При расчете тонкостенных стержней, находящихся в условиях стесненного кручения, нормальные напряжения следует определять по формуле [c.335]

Теоретическое исследование изгиба и кручения тонкостенных стержней открытого профиля впервые выполнил С. П. Тимошенко (Об устойчивости плоской формы изгиба двутавровой балки. Известия СПб Политехнического института, т. IV—V, 1905—1906), при этом крутильную жесткость стержня он определил экспериментально. С. П. Тимошенко обнаружил возникновение нормальных напряжений при стесненном кручении тонкостенного стержня открытого профиля. [c.385]

При малых прогибах можно с достаточной точностью принимать, что направление вектора крутящего момента совпадает с осью недеформированного стержня и, следовательно, этот вектор не имеет составляющей, перпендикулярной к названной оси. Иными словами, в указанном случае можно считать, что крутящие моменты не влияют на величину изгибающих моментов в поперечных сечениях стержня. Влиянием обусловленных кручением искривлений этих сечений на величину нормальных напряжений при изгибе, как указывалось выше ( 34), также можно пренебрегать, если не рассматривать изучаемые в дальнейшем стержни, сечения которых относятся к особым типам (тонкостенные стержни). Таким образом, для стержней большой жесткости при изгибе, не относящихся к тонкостенным, вполне приемлемым является допущение, что кручение не влияет на их напряженное состояние, обусловленное изгибом. На основании [c.260]

Очевидно, что при депланации сечений одни волокна будут удлиняться, другие укорачиваться, а значит, будут и нейтральные волокна, не подвергающиеся ни растяжению, ни сжатию. Следовательно, в сечении будут точки, в которых нормальные напряжения обратятся в нуль, так называемые нулевые точки сечения. Так как при изгибе и кручении тонкостенных стержней сечения не остаются плоскими, то нулевые точки обычно не лежат на одной прямой, нейтральные волокна не группируются в нейтральный слой. Отыскание нулевых точек сечения, как мы увидим ниже, имеет существенное значение для определения секториальных нормальных на-пряжений [c.535]

В главе. XXX были приведены выводы основных формул теории В. 3. Власова для вычисления нормальных и касательных напряжений при кручении и изгибе тонкостенных стержней. [c.665]

Для тонкостенных стержней в основном остаются справедливыми формулы при растяжении, кручении, изгибе, ранее используемые для стержней сплошного сечения. Но, как правило, в тонкостенных стержнях поперечные сечения не остаются плоскими, происходит депланация сечений. Особенно заметная депланация происходит в стержнях с открытым профилем. Если по условиям закрепления или нагружения стержня возникают препятствия депланациям сечений, то при кручении таких стержней, которое обычно называют стесненным или неравномерным, появляются существенные нормальные напряжения, а при изгибе—дополнительные касательные напряжения, которые необходимо учитывать при расчетах на прочность. [c.235]

Вопросы изгиба, а также совместного изгиба и кручения тонкостенных стержней открытого профиля обсуждены в книге Ю. Н. Работнова [132]. При этом для упрощения решения задачи принято, что касательное напряжение настолько мало по сравнению с нормальным, что интенсивность напряжений можно считать приближенно равной нормальному напряжению. [c.232]

В 7 гл. II при обсуждении вопроса о затухании нормальных напряжений, соответствующих стесненному кручению тонкостенных стержней с открытым профилем, были отмечены такие задачи, в которых указанная система напряжений статически необходима и в связи с этим затухает весьма медленно. Этим задачам соответствует пренебрежение жесткостью свободного кручения (С=0). [c.134]

Это позволяет заранее предвидеть, что затухание системы нормальных напряжений при стесненном кручении тонкостенного стержня с закрытым профилем должно быть лучше согласовано с принципом Сен-Венана, нежели в задаче о кручении стержней с открытым профилем. [c.134]

Обращаясь к примерам разрезанной и неразрезанной трубы, можно-понять, какие напряжения в сечении уравновешивают крутящий момент, С одной стороны, это система касательных напряжений, распределенных линейно по толщине и возникающих при обычном кручении тонкостенного стержня открытого профиля. С другой, существование нормальных напряжений, как показано в 126, связано с существованием касательных напряжений, распределенных по толщине стенки равномерно. Эти касательные напряжения (будем называть их изгибно-крутильными) участвуют в уравновешивании крутящего момента. [c.283]

В тонкостенных стержнях при свободном кручении с изгибом в поперечном сечении возникают напряжения нормальные от изгиба, которые определяют по формуле (11.10) касательные от поперечного изгиба, которые определяют по формуле (11.24) касательные от кручения, которые для стержня замкнутого профиля опре- [c.319]

Пластический изгиб балки в случае произвольной зависимости между деформациями и напряжениями. Теорию поперечного изгиба стержня малых в сравнении с длиной поперечных размеров из материала, закон деформирования которого отличается от закона Гука, можно сформулировать относительно просто. Предположим, что стержень постоянного поперечного сечения цилиндрической или призматической формы нагружен силами, перпендикулярными его продольной оси и действующими в одной из плоскостей, проходящих через ту или иную из главных осей инерции его поперечного сечения. Будем предполагать также, что размеры этого поперечного сечения в сравнении с его длиной малы и что мы вправе поэтому при исследовании деформаций, обусловленных нормальными напряжениями, пренебрегать деформациями, вызванными касательными напряжениями. Наконец, мы исключаем из нашего рассмотрения профили, составленные, хотя бы и частично, из тонкостенных элементов, а также профили несимметричной формы (как, например, уголки или швеллера), поскольку в подобных случаях изгиб может осложняться кручением. [c.402]

В 182 было показано, что явление закручивания тонкостенного стержня может иметь место не только при кручении или изгибе его поперечными силами (не проходящими через центр изгиба сечения), но также и в случае действия только продольных сил, приложенных по концам стержня. Из этого следует, что кручение, связанное с неравномерной депланацией сечений и возникновением секториальных нормальных напряжений, может играть важную роль и в случаях потери устойчивости тонкостенным стержнем. [c.665]

Вычислять нормальные напряжения по формуле (128) при поперечном изгибе тонкостенных балок, например корытного (швеллерного) или уголкового сечений, силами, действующими в направлениях, перпендикулярных оси симметрии сечений, можно только в случаях, когда конструктивно предотвращена возможность их скручивания. Это может быть осуществлено постановкой связей, соединяющих балку с соседними элементами конструкции и препятствующих ее кручению. Когда кручение возможно, определять напряжения следует по формулам теории изгиба тонкостенных стержней, изложение которых выходит из круга вопросов, рассматриваемых в кратком учебнике сопротивления материалов. [c.206]

В П. 6 7 было выведено дифференциальное уравнение упругой линии углов закручивания тонкостенного стержня, находящегося в условиях стесненного кручения. Наличие в этом уравнении члена, содержащего жесткость при чистом кручении 01 , значительно усложняет пользование этим уравнением при практических расчетах. Поэтому мы поставили своей задачей исследовать, насколько велико влияние этого члена на величину расчетных нормальных напряжений, и с какой степенью точности его следует определять (как мы видели выше, величина 01 главным образом определяется экспериментальным путем). [c.188]

Соображения об относительных порядках величин нормальных и касательных напряжений при изгибе, приведенные в 101, к тонкостенным стержням неприменимы. Касательные напряжения, возникающие вследствие изгиба и кручения имеют в такого рода стержнях тот же порядок величины, что и нормальные напряжения, н сбрасывать их со счета нельзя. Касательными напряжениями изгиба мы будем называть напряжения, распределяющиеся приблизительно равномерно по толщине стенки профиля и не связанные с закручиванием стержня. [c.275]

Допускаемую величину касательного напряжения при чистом сдвиге можно было бы определить таким же путем, как и при линейном растяжении и сжатии, т. е. экспериментально установить величину опасного напряжения (при текучести или при разрушении материала) и, разделив последнее на тот или иной коэффициент запаса прочности, найти допускаемое значение касательного напряжения. Однако этому на практике мешают некоторые обстоятельства. Деформацию чистого сдвига в лабораторных условиях создать очень трудно — работа болтов и заклепочных соединений осложняется наличием нормальных напряжений при кручении сплошных стержней круглого или иных сечений напряженное состояние неоднородно в объеме всего стержня, к тому же при пластической деформации, предшествующей разрушению, про 1сходнт перераспределение напряжений, что затрудняет определение величины опасного напряжения при испытаниях на кручение тонкостенных стержней легко может произойти потеря устойчивости стенки стержня. В связи с этим допускаемые напряжения при чистом сдвиге и кручении назначаются на основании той или иной теории прочности в зависимости от величины устанавливаемых более надежно допускаемых напряжений на растяжение. [c.145]

Дополнительные нормальные напряжения при кручении возникаюг и в других случаях. Предположим, например, что в промежуточном сечении тонкостенного стержня приложен сосредоточенный закручивающий момент. На двух смежных участках стержня-крутящие моменты оказываются различными, под действием этих крутящих моментов сечения стержня на смежных участках стремятся исказиться в различной степени. На рис. 197 показаны две части стержня [c.283]

Свободным (чистым) кручением тонкостенных стержней называется такой вид кручё-ния, при котором депланация всех поперечных сечений стержня одинакова. При этом элементы стержня практически не испытывают изгиба в поперечных сечениях возникают лишь касательные напряжения, а нормальные отсутствуют (о свободном кручении тонкостенных стержней см. в главе 4). [c.207]

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]

Широко развившееся в XX в. применение конструкций из тонкостенных стержней, работающих на изгиб, выявило недостаточность классической теории для точного расчета таких стержней. Заслуга разработки общей теории изгиба тонкостенных стержней принадлежит советскому ученому, лауреату Государственных премий В. 3. Власову. Формула нормальных напряжений при поперечном изгибе тонкостенных стержней по теориии Власова отличается от обычной формулы (128) наличием в ней члена, учитывающего влияние изгибного кручения. Гипотеза плоских сечений является только частным случаем более общей гипотезы, лежащей в основе теории В. 3. Власова. [c.207]

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]

Если имеются какие-либо связи, препятствующие торцам или отдельным поперечным сечениям депланнровать так, как они депла-нировали бы при отсутствии этих связей, то кручение называется стесненным. Стеснение кручения влечет за собой возникновение в поперечных сечениях стержня нормальных самоуравновешенных напряжений, которые в случае массивных стержней быстро убывают (затухают) при удалении от тех сечений, где создано стеснение. В случае же стержней тонкостенного, в особенности открытого, сечения, затухание эффекта стеснения происходит значительно медленнее, поэтому стесненное кручение таких стержней на уровне технической теории рассматривается самостоятельно (см. главу XIV). [c.15]

Особый класс составляют оболочки, у которых один размер намного превышает два других,— тонкостенные стержни. Работа таких стержней уже не согласуется с гипотезой Бернулли, их плоские сечения после деформации кручения перестают быть плоскими, депланируют . С. П. Тимошенко показал, что в полке скручиваемого двутавра возникают изгибные напряжения, которые не затухают при удалении от мест закрепления. Аналогичный факт для швеллера установил К. Вебер. Подробное рассмотрение всех особенностей кручения и изгиба тонкостенных стержней с решением ряда практических задач лишь много позже дал В. 3. Власов , который показал, что депланации сечения определяются так называемым законом сек-ториальных площадей. При этом граничные условия на концах стержней заставляют различать случаи свободного кручения, когда депланации не-ограничены, и стесненного кручения, при котором возникают дополнительные нормальные напряжения. Это накладывает особенности на рассмотрение статически неопределимых конструкций из таких стержней. [c.257]

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]

Само понятие о стесненном кручении стержня уже было дано выше (см. 11.1). Здесь следует добавить, что развитие инженерной теории стесненного кручения оказалось особенно необходимым для стержней с незамкнутым контуром сечения, которые находят широкое применение в строительстве, кораблестроении, авиастроении и т. д. Дело в том, что возникающие при стесненном кручении нормальные напряжения в таких стержнях мо-г иметь большие значения и оказывают существенное влияние на их прочность и жесткость. Общая теория деформирования тонкостенных стержней открытого профиля создана чл.-кор. АН СССР В. 3. Власовым, выда-юпщмся ученым, внесшим крупный вклад в строительную механику тонкостенных конструкщш и оболочек. [c.321]

Осуществление чистого кручения сплошных круглых или замкнутых полых цилиндрических стержней не представляет затруднений, так как поперечные сечения этих стержней при закручивании остаются плоскими. Чистое же кручение некруг-лых стержней и, в частности, тонкостенных стержней, как мы видели выше, возможно только при отсутствии препятствий к искажению поперечных сечений только в этом случае продольные волокна стержня не будут при кручении менять свою длину и в сечениях не возникнут нормальные напряжения. [c.22]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...