Балка трехслойная

Трехслойные балки. Трехслойная балка состоит из двух тонких слоев материала, расположенных снаружи и называемых несущими слоями, и толстого слоя заполнителя между ними (см. рис. 5.30, где показано характерное поперечное сечение). Заполнитель обычно представляет собой легкий малопрочный материал, служащий главным образом наполнителем или прокладкой, в то время как несущие слои делаются из высокопрочного материала.Трехслойные конструкции широко применяются там, где необходимы малый вес в сочетании с высокой прочностью и жесткостью. [c.187]

Трехслойные балки с одним ограничением 19 [c.19]

Метод, развитый в этом разделе, можно применить к трехслойным пластинкам и оболочкам, а также к трехслойным балкам. Для краткости в данной главе будут, однако, рассматриваться только трехслойные балки. [c.19]

Рассмотрим трехслойную балку с кусочно-постоянным поперечным сечением и допустим, что границы участков с постоянным сечением заданы (случай, когда эти границы выбираются проектировщиком, будет рассмотрен в гл. 4). Ширина bi и высота 2hi сечения заполнителя г-го участка считаются заданными, но толщина ti одинаковых покрывающих пластин должна быть выбрана проектировщиком при условии, что [c.20]

Рис. 2.1. Оптимальное проектирование неразрезной трехслойной балки с заданной податливостью при действии момента Р на конце.

Трехслойные балки с различными ограничениями 25 [c.25]

Трехслойные балки, подчиненные различным ограничениям на податливость [c.25]

В общем случае конструкцию нужно проектировать исходя из нескольких возможных состояний нагружения. Разумеется, может оказаться, что существенно лишь одно из этих состояний, в том смысле, что только оно влияет на выбор размеров конструкций однако этот случай встречается сравнительно редко. В данном разделе мы будем рассматривать оптимальное проектирование трехслойной балки типа, указанного в начале разд. 2.1 балка подвергнута действию двух возможных состояний нагружения с обобщенными нагрузками Рц и Р п. Проектируемая балка должна иметь минимальный вес при условии, что ее податливости С] и j при двух состояниях нагружения должны удовлетворять неравенствам [c.25]

Для иллюстрации решения задач этого типа рассмотрим горизонтальную трехслойную балку, защемленную при х = 0 и свободно опертую при х = 21. Балка несет вертикальную нагрузку 2Р прил = / (рис. 4.4, а). Предполагается, что заполнитель имеет постоянное по всей длине балки прямоугольное поперечное сечение. Положим = л // и разобьем пролет на участки 0< <р<1ир< <2. Значение р сперва будем считать заданным. В каждом из участков момент текучести должен иметь постоянное значение, причем эти значения У, и принимаются за параметры проекта. [c.45]

Хотя мы рассматриваем двутавровые балки,,предшествующие рассуждения можно применить и к трехслойным балкам. Аналогичным образом можно исследовать также оптимальное проектирование трехслойных пластинок с заданной упругой податливостью. Воспользуемся прямоугольными координатами х, у, расположенными в срединной плоскости пластинки, и обозначим через t x, у) ее переменную толщину. При условие оптимальности (7) требует, чтобы плот- [c.82]

Как отметили Прагер и Тэйлор [18], использованный в предыдущем разделе метод установления оптимального критерия можно применять в случаях, когда имеется экстремальный принцип, характеризующий величину, значение которой задается проектным ограничением. Проиллюстрируем это положение несколькими примерами, в которых рассматриваются трехслойные балки с заполнителем постоянного сечения и покрывающими слоями, имеющими непрерывно изменяющуюся толщину. [c.102]

Как показано на рис. 21, типовая трехслойная балка состоит из тонких наружных несущих слоев и заполнителя из относительно легкого материала. В трехслойных конструкциях из композиционных материалов несущие слои обычно состоят из совокупности армированных в различных направлениях элементарных слоев, а в качестве заполнителя применяют соты. Такие конструкции обладают высокой изгибной жесткостью при малой плотности и находят широкое применение. [c.142]

Оз — модуль сдвига легкого заполнителя в трехслойной балке [c.148]

Трехслойные конструкции обладают высокой жесткостью при малой массе. Такое сочетание свойств достигается путем использования тонких обшивок из высокопрочных и высокомодульных материалов и заполнителя с малой плотностью, который служит для разнесения обшивок относительно срединной плоскости. Этим и достигается эффективное восприятие внешней нагрузки (в этом отношении трехслойная конструкция аналогична двутавровой балке). Однако так же, как и в двутавровой балке, эффект, получаемый в результате разнесения несущих слоев, снижается из-за податливости заполнителя (или стенки) при сдвиге. [c.197]

Механическое поведение [И, 14, 15, 16]. Механическое поведение трехслойной панели аналогично поведению балки двутаврового сечения (рис. 3). Облицовки подобно полкам двутавра противостоят растягивающим и сжимающим напряжениям, возникающим при изгибе. Растяжение в одной облицовке и сжатие в другой приводят к образованию пары внутренних сил с плечом, равным расстоянию между центроидами облицовок. Этот внутренний момент сопротивления противодействует внешнему изгибающему моменту подобно моменту, возникающему в полках двутавра при [c.270]

Рассмотрим простейшую расчетную схему трехслойной балки, позволяющую учесть влияние деформаций сдвига слоя заполнителя. Положим, что средний слой (слой заполнителя) работает на поперечный изгиб как балка С. П. Тимошенко (см. рис. 3.22), а тонкие несущие слои — только на растяжение — сжатие. Собственной изгибной жесткостью слоев при изгибе всего трехслойного стержня пренебрегаем. Если принять t h и считать, что при изгибе стержня нет проскальзывания между его слоями, вместо зависимостей (3.33) получим [c.114]

Продемонстрировать влияние как температуры, так и частоты колебаний, был выбран метод, основанный на исследовании колебаний балки. Кроме того, так как материал часто используется в конструкциях слоистого типа, необходимо воспроизвести условия, соответствующие сдвигающей нагрузке. Поэтому были выбраны трехслойные балки. Зависимости динамических перемещений от частоты колебаний для типичной трехслойной балки с демпфированием показаны на рис, 3.20 для различных значений температур, диапазон которых охватывает как область стекловидных материалов, так и область резиноподобных материалов. На рис. 3.21 и 3.22 показаны зависимости частоты и коэффициента потерь материала для каждой формы колебаний от температуры. Каждая точка, либо являющаяся непосредственным результатом эксперимента, либо принадлежащая некоторой сглаживающей данные экспериментов кривой, может быть использована для определения характеристик материала. Однако пользоваться сглаживающими кривыми рекомендуется в том случае, когда разброс экспериментальных данных невелик. При выполнении таких подсчетов предполагается, что геометрические характеристики балки и частоты ее колебаний без [c.133]

Усовершенствование демпферов. Настроенный демпфер был изготовлен в виде консольной балки, первая форма колебаний которой имела частоту, соответствующую частоте первой изгиб-ной формы колебаний лопатки. Демпфирование в самой консольной балке создавалось благодаря ее трехслойной структуре, что способствовало поглощению энергии колебаний при резонансе. Конструкция балки позволяла устанавливать ее внутри лопатки (рис. 5.55). [c.267]

Трехслойная балка. Такие образцы используются для определения демпфирующих характеристик материалов при деформациях поперечных сдвигов, причем обычно для мягких демпфирующих слоев, [c.317]

Метод трехслойной балки. Для трехслойной балки при Ez = = El и Нз = Н получаем [c.320]

Формулы для определения характеристик демпфирующих материалов не учитывают деформации растяжения или сжатия в демпфирующем слое. Это предположение справедливо до тех пор, пока жесткость демпфирующего слоя будет значительно меньше жесткости самой металлической балки. Кроме того, эти формулы были получены с использованием приближенного гармонического представления форм колебаний. Для консольных балок указанное предположение удовлетворительно выполняется только для высших форм колебаний. Оно неприемлемо для первой формы колебаний, поэтому для получения достоверных данных следует вводить эмпирические представления об эквивалентной длине волны колебаний. Обычно принято не рассматривать результаты, связанные с первой формой колебаний трехслойных консольных балок. [c.323]

При определении характеристик исследуемого материала не следует использовать первую форму колебаний консольной балки. Это предупреждение необходимо, поскольку высокие амплитуды, которые обычно возникают при колебаниях первой формы, могут исказить результаты экспериментов за счет нелинейных эффектов. Кроме того, допущения, сделанные при построении представленной здесь теории трехслойных стержней, не вполне подходят к этой форме колебаний. [c.324]

Методы двухслойной балки и балки симметричной структуры с демпфирующими слоями обычно используются для жестких материалов (с модулем Юнга не менее 6,9-10 Н/м ), свойства которых соответствуют области стекловидных материалов и материалов с переходными характеристиками. Эти материалы обычно используются в качестве демпфирующих покрытий и содержат эмали и винил с добавками. Методы трехслойной балки симметричной структуры с подкрепляющими слоями обычно используются для более мягких вязкоупругих материалов с модулем упругости не более 6,9-10 [c.325]

Трехслойные балки, подчикенные одному ограничению на податливость [c.19]

В качестве простейщего примера, включающего ограничение симметрии, рассмотрим свободно опертую при х = 0 и = I трехслойную балку, несущую заданную поперечную нагрузку 4Р при x = ljA. Упругая податливость балки под действием этой нагрузки должна иметь заданную величину. Ширина Ь и высота 2h прямоугольного поперечного сечения не должны зависеть от х, и толщина t x) покрывающих слоев должна удовлетворять условию симметрии [c.83]

На рис. 9 балка защемлена в точке Л и свободно оперта в точках В и С. Ее прогиб в точке приложения заданной нагрузки Р должен иметь заданное значение б. Балка должна иметь трехслойное сечение с постоянными шириной В и высотой Н заполнителя. Покрывающие слои должны иметь общую ширину В, и их постоянные толщины С Н и Т2<. Н в пролетах Li и Lo подлежат определению из условия минимизации веса конструкции балки. Так как размеры заполнителя заданы, минимизация веса балки означает минимизацию веса покрывающих слоев. Кроме того, так как упругая изгибная жесткость s,- поперечного сечения с толщинами Г,-, г = 1, 2, покрывающих слоев равна Si = ЕВНЧij2, где —модуль [c.98]

Пластическое сопротивление (или полный пластический момент) S трехслойной балки с заполнителем размерами В и Н и покрывающими слоями толщиной Т выражается как s = OqBHT, где 00 — общая величина пределов текучести при одноосном растяжении или сжатии. Заметим, что s пропорционально весу покрывающих слоев, отнесенному к единице длины, так что минимизация полного веса этих слоев вновь сводится к минимизации интеграла sdx. [c.103]

Балки из композиционных материалов могут быть многослойные и трехслойные. Можно привести множество примеров многослойных балок от простого короткого образца для испытаний до более сложных двутавровых балок переменного сечения (рис. 15) или искривленных балок (рис. 16). Конфигурация трехслойных балок также может изменяться в пшроких (хотя и не до такой степени) пределах — от образца для испытаний (рис. 17) до перекрестных балок и панелей переменной толщины. [c.133]

В работе Крайчиновиса [43 ] построена теория и получены уравнения, описывающие колебания свободно опертой трехслойной балки, которая рассматривалась выше. На основе ряда допущений численно установлено, что при низких частотах колебаний трехслойная балка ведет себя так же, как известная балка Тимошенко. При высоких частотах и малом отношении модуля сдвига заполнителя к модулю упругости несущих слоев деформация поперечного сдвига оказывается существенной и должна учитываться при расчете. Этот вывод подтверждается исследованиями Николаса и Геллера [58], основанными на теории, построенной Ю [92]. [c.144]

В результате анализа изгибных колебаний вязкоупругих слоистых балок Николас [57] показал, что деформация поперечного сдвига может оказывать существенное влияние на демпфи-руюЩ ие свойства балки. В этой же работе установлено, что инерцию вращения при анализе колебаний большинства трехслойных балок можно не учитывать. [c.144]

В отличие от дисперсии, которая вызывает перераспределение энергии в искаженном импульсе напряжений при сохранении энергии волны, рассеяние связано с энергетическими потерями. Потери энергии в задачах динамики композиционных материалов определяются по крайней мере четырьмя явлениями 1) вязко-упругими или неупругими эффектами в структурных компонентах 2) рассеянием волн 3) появлением микроразрушения 4) трением между неполностью связанными компонентами. Важная для приложений задача о вязкоупругом демпфировании в слоистых балках и пластинах была рассмотрена, например, в работах Кервина [82] и Яна [198], где исследовались трехслойные системы, состоящие из вязкоупругого слоя, заключенного между двумя жесткими упругими слоями. Теория вязкоупругого поведения слоистых композиционных материалов была разработана на основе теории смесей Гротом и Ахенбахом [67], Био [33], а также Бедфордом и Штерном [22, 23], Бедфордом [21]. В первых двух работах волновые явления не рассматривались, а Бедфорд и Стерн определили коэффициент рассеяния для волн, распространяющихся вдоль волокон, и выразили его через вязкоупругие характеристики материала. [c.297]

Органические волокна фирмы Du Pont PPiD-49 обладают высокой прочностью при ударе и поэтому представляют собой интересный материал для хвостовой балки. По мнению того же Зин-берга, этот материал является оптимальным для обшивок трехслойной конструкции. В то время как изготовлялись хвостовые балки, волокна PRD-49 еще не производились в достаточном количестве. Однако уже сейчас дешевле графитовых волокон. [c.488]

Для описания поведения различных типов устройств поверхностного демпфирования рассматривалось множество подходов. Среди них наиболее широко используется метод приведения, предложенный Россом, Кервином и Унгаром [6,1]. Этот метод был разработан для трехслойной системы ) и обычно применялся для устройств, работающих на растяжение или сжатие, а также на поперечный сдвиг. В рамках таких ограничений этот метод можно распространить на исследование динамического поведения не только демпфированных балок, но и пластин. Хотя этот метод предназначался для исследования динамического поведения демпфированных трехслойных систем в предположении, что известны свойства демпфирующего материала, были случаи неоднократного использования его для решения обратной задачи. Здесь уже определялись демпфирующие характеристики материала на основе сведений о динамическом поведении системы, в большинстве случаев трехслойной балки. Ниже обсуждаются основы метода приведения и распространения его на различные виды демпфирующих устройств и объектов. [c.272]

Эксперименты проводились с демпфирующим материалом который соединялся с колеблющейся металлической балкой и работал как на растяжение-сжатие, так и на поперечный сдвиг. Если демпфирующий материал располагался на внешней стороне балки, его свойства проявляются при растяжении или сжатии, тогда как при расположении этого материала в качестве внутреннего слоя трехслойной балки его свойства проявляются за счет деформаций поперечного сдвига. Исследуя резонансные демпфированные колебания балки, можно оценить влияние частоты колебаний на демпфирующие свойства материалов. Кроме того, помещая систему в специальную камеру, имитирующую-внешнюю среду, можно оценить влияние температуры. Остальную информацию по этому вопросу можно найти в стандарте ASTM Е75 G-80 на метод измерения демпфирующих характеристик материалов при колебаниях. [c.315]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...