Szilárdságtan Segédlet KIHAJLÁS

Hasonló dokumentumok
Segédlet: Kihajlás. Készítette: Dr. Kossa Attila BME, Műszaki Mechanikai Tanszék május 15.

Központosan nyomott vasbeton oszlop méretezése:

Példa: Normálfeszültség eloszlása síkgörbe rúd esetén

Frissítve: Csavarás. 1. példa: Az 5 gyakorlat 1. példájához hasonló feladat.

6. MECHANIKA-STATIKA GYAKORLAT Kidolgozta: Triesz Péter egy. ts. Négy erő egyensúlya, Culmann-szerkesztés, Ritter-számítás

6. MECHANIKA-STATIKA GYAKORLAT (kidolgozta: Triesz Péter, egy. ts.; Tarnai Gábor, mérnöktanár)

Gyakorlati útmutató a Tartók statikája I. tárgyhoz. Fekete Ferenc. 5. gyakorlat. Széchenyi István Egyetem, 2015.

X = 0 B x = 0. M B = A y 6 = 0. B x = 0 A y = 1000 B y = 400

HELYI TANTERV. Mechanika

A= a keresztmetszeti felület cm 2 ɣ = biztonsági tényező

Gyakorlat 03 Keresztmetszetek II.

Navier-formula. Frissítve: Egyenes hajlítás

A.2. Acélszerkezetek határállapotai

Gyakorlat 04 Keresztmetszetek III.

Keresztmetszet másodrendű nyomatékainak meghatározása

Rácsos szerkezetek. Frissítve: Egy kis elmélet: vakrudak

A K É T V É G É N A L Á T Á M A S Z T O T T T A R T Ó S T A T I K A I V IZS-

BME Gépészmérnöki Kar 3. vizsga (112A) Név: 1 Műszaki Mechanikai Tanszék január 11. Neptun: 2 Szilárdságtan Aláírás: 3

Tartószerkezetek I. (Vasbeton szilárdságtan)

Csavarorsós emelőbak tervezési feladat Gépészmérnök, Járműmérnök, Mechatronikai mérnök, Logisztikai mérnök, Mérnöktanár (osztatlan) BSC szak

KERESZTMETSZETI JELLEMZŐK

Határfeszültségek alapanyag: σ H = 200 N/mm 2, σ ph = 350 N/mm 2 ; szegecs: τ H = 160 N/mm 2, σ ph = 350 N/mm 2. Egy szegecs teherbírása:

Fa- és Acélszerkezetek I. 1. Előadás Bevezetés. Dr. Szalai József Főiskolai adjunktus

1. MÁSODRENDŰ NYOMATÉK

Felső végükön egymásra támaszkodó szarugerendák egyensúlya

Toronymerevítık mechanikai szempontból

TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ STATIKA

DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI KAR GÉPÉSZMÉRNÖKI TANSZÉK MŰSZAKI MECHANIKA II. HÁZIFELADAT

Példa: Csúsztatófeszültség-eloszlás számítása I-szelvényben

MECHANIKA I. rész: Szilárd testek mechanikája

Vasbeton tartók méretezése hajlításra

TARTALOMJEGYZÉK. 1. KIINDULÁSI ADATOK Geometria Anyagminőségek ALKALMAZOTT SZABVÁNYOK 6.

Kizárólag oktatási célra használható fel!

Rugalmas állandók mérése

tápvezetékre jellemző, hogy csak a vezeték végén van terhelés, ahogy az 1. ábra mutatja.

DEBRECENI EGYETEM, MŰSZAKI KAR, ÉPÍTŐMÉRNÖKI TANSZÉK. Acélszerkezetek II. IV. Előadás

A végeselem módszer alapjai. 2. Alapvető elemtípusok

ACÉLSZERKEZETEK I. LEHÓCZKI Bettina. Debreceni Egyetem Műszaki Kar, Építőmérnöki Tanszék. [1]

DEBRECENI EGYETEM, MŰSZAKI KAR, ÉPÍTŐMÉRNÖKI TANSZÉK. Acélszerkezetek II. VI. Előadás. Rácsos tartók hegesztett kapcsolatai.

Hegesztett gerinclemezes tartók

Rugalmas állandók mérése

Hajlított elemek kifordulása. Stabilitásvesztési módok

KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ MECHANIKA. Anyagmérnök BSc Szak Évfolyamszintű tárgy. Miskolci Egyetem. Gépészmérnöki és Informatikai Kar

Vasbetonszerkezetek II. Vasbeton lemezek Rugalmas lemezelmélet

KRITIKUS KÉRDÉS: ACÉL ELEMEK

Cölöpcsoport elmozdulásai és méretezése

Leggyakoribb fa rácsos tartó kialakítások

Nyomott oszlopok számítása EC2 szerint (mintapéldák)

Hajlított tartó elmozdulásmez jének meghatározása Ritz-módszerrel

Példa: Tartó lehajlásfüggvényének meghatározása a Rayleigh Ritz-féle módszer segítségével

Statika gyakorló teszt I.

Példa: Tartó lehajlásfüggvényének meghatározása végeselemes módszer segítségével

Acélszerkezetek I. Gyakorlati óravázlat. BMEEOHSSI03 és BMEEOHSAT17. Jakab Gábor

K - K. 6. fejezet: Vasbeton gerenda vizsgálata Határnyomatéki ábra előállítása, vaselhagyás tervezése. A határnyíróerő ábra előállítása.

II. Gyakorlat: Hajlított vasbeton keresztmetszet ellenőrzése (Négyszög és T-alakú keresztmetszetek hajlítási teherbírása III. feszültségi állapotban)

Példa: Háromszög síkidom másodrendű nyomatékainak számítása

Egy háromlábú állvány feladata. 1. ábra forrása:

Példa keresztmetszet másodrendű nyomatékainak számítására

Szilárd testek rugalmassága

ACÉLÍVES (TH) ÜREGBIZTOSÍTÁS

Statika gyakorló teszt II.

Mikrocölöp alapozás ellenőrzése

Szádfal szerkezet ellenőrzés Adatbev.

Gyakorló feladatok a 2. zárthelyihez. Kidolgozott feladatok

Tervezés katalógusokkal kisfeladat

CAD-CAM-CAE Példatár

Scholler 3 Dolgozat. Téma: Kardok mechanikai vizsgálata

Használható segédeszköz: - szöveges adatok tárolására és megjelenítésére nem alkalmas számológép; - körző; vonalzók.

MUNKAANYAG. Szabó László. Szilárdságtan. A követelménymodul megnevezése:

Teherfelvétel. Húzott rudak számítása. 2. gyakorlat

1. Feladat. a) Mekkora radiális, tangenciális és axiális feszültségek ébrednek a csőfalban, ha a csővég zárt?

TERVEZÉS KATALÓGUSOKKAL KISFELADAT

Fa- és Acélszerkezetek I. 11. Előadás Faszerkezetek II. Dr. Szalai József Főiskolai adjunktus

A síkbeli Statika egyensúlyi egyenleteiről

Mozgatható térlefedő szerkezetek

TARTÓSZERKEZETEK II. NGB_se004_02 Vasbetonszerkezetek

ÜVEGEZETT FELVONÓ AKNABURKOLATOK MÉRETEZÉSE

X i = 0 F x + B x = 0. Y i = 0 A y F y + B y = 0. M A = 0 F y 3 + B y 7 = 0. B x = 200 N. B y =

CSAVARORSÓS EMELŐ MŰSZAKI DOKUMENTÁCIÓ ÁLTALÁNOS CÉLOKRA FELHASZNÁLHATÓ CSAVARORSÓS EMELŐHÖZ. Maximális terhelő erő: 13 kn

GÉPÉSZETI ALAPISMERETEK

Egy érdekes statikai - geometriai feladat

Ebben a mérnöki kézikönyvben azt mutatjuk be, hogyan számoljuk egy síkalap süllyedését és elfordulását.

Használható segédeszköz: - szöveges adatok tárolására és megjelenítésére nem alkalmas számológép; - körző; - vonalzók.

4. feladat Géprajz-Gépelemek (GEGET224B) c. tárgyból a Műszaki Anyagtudományi Kar, nappali tagozatos hallgatói számára

Szabályos fahengeres keresztmetszet geometriai jellemzőinek meghatározása számítással

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

A.11. Nyomott rudak. A Bevezetés

FORGATTYÚS HAJTÓMŰ KISFELADAT

Az ötszög keresztmetszetű élszarufa kis elmozdulásainak számításáról

A szilárdságtan alapkísérletei I. Egyenes rúd húzása, zömök rúd nyomása

Figyelem! Csak belső és saját használatra! Terjesztése és másolása TILOS!

Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a kötőcsavarok szilárdsági tulajdonságainak jelölési módját!

Mérnöki faszerkezetek korszerű statikai méretezése

ERŐRENDSZEREK EREDŐJÉNEK MEGHATÁROZÁSA

TANTÁRGY ADATLAP és tantárgykövetelmények Cím:

Budapesti Műszaki és Gazdaságudományi Egyetem

Használhatósági határállapotok. Alakváltozások ellenőrzése

KÖTÉSEK FELADATA, HATÁSMÓDJA. CSAVARKÖTÉS (Vázlat)

Tevékenység: Tanulmányozza a ábrát és a levezetést! Tanulja meg a fajlagos nyúlás mértékének meghatározásának módját hajlításnál!

10. Differenciálszámítás

Átírás:

Gyakorlat 9 Mechanika Szilárdságtan 16 9 Segédlet KHJLÁS Tartalom 1 LKLMZOTT ÖSSZEÜGGÉSEK 1 GYKORLTOK PÉLDÁ TOVÁBB ELDTOK 9 1 EGYSZERŰ RUDK 9 RÁCSOS TRTÓK 1 Ez a Segédlet tartalmazza a 1, 16 években a tanszéki gyakorlatokon egységesen tárgyalt példákat, a korábbi évek példáit, ZH és vizsgafeladatokat z elméleti összefoglaló [1] és [6] alapján készült Definíció [1, old]: Egy szerkezet stabilitásvesztéséről akkor beszélünk, ha kis terhelésváltozás nagy elmozdulásváltozást eredményez a szerkezeten stabilitásvesztés oka lehet az, hogy o a test, vagy szerkezet a megtámasztások szempontjából labilis, (statikai probléma) o a test, vagy szerkezet egy meghatározó eleme szilárdságtani szempontból labilis (szilárdságtani probléma) rugalmas stabilitás megszűnésének leggyakrabban jelentkező formája, a hosszú nyomott rudak kihajlása Ha a keresztmetszeti méreteihez képest hosszú tehát karcsú egyenes rudat súlyponti tengelyében fokozatosan növekvő nyomóerővel centrikusan terheljük, akkor a rúd ta terhelés egy meghatározott nagysága után az eddig tárgyalt szilárdságtani esetektől eltérő módon viselkedik rúd anyagára feltesszük, hogy homogén, izotróp és rugalmas rúd geometriájára vonatkozóan pedig, hogy a rúd prizmatikus megtámasztásra vonatkozóan azt, hogy csak két helyen megtámasztott és a kényszerek ideálisak rúd saját súlyától eltekintünk Kis nyomóerő hatására a rúd megrövidül, ekkor rugalmas alakváltozások jelentkeznek nyomóerő növekedésével a rúd labilis helyzetbe kerül, kihajlik ( hossztengelyére merőleges síkban kitér) labilis helyzetet eredményező nyomóerőt kritikus erőnek nevezzük 1 LKLMZOTT ÖSSZEÜGGÉSEK Jelen segédlet célja tömören összefoglalni a hosszú nyomott rudak kihajlásra történő ellenőrzését segédlet nem tér ki a részletes levezetésekre, ehelyett a végképletek gyakorlati alkalmazását mutatja be kihajláshoz tartozó részletes levezetések szakkönyvekben megtalálhatóak [1], [], [], [] következőkben bemutatott összefüggések középpontosan terhelt nyomott rudakra vonatkoznak 1 Karcsúsági tényező: Elsőként a rúd karcsúságát (karcsúsági tényező) definiáljuk Ez egy olyan dimenzió-nélküli skalár szám, aminek segítségével eldönthető, hogy a vizsgált nyomott rúd esetén melyik elméletet kell alkalmazni a törőerő számításához karcsúságot rendszerint -val jelöljük, és az alábbiak szerint számítjuk: ahol [ ] a kihajló hosszúság, m m i 1 m i [ m] a keresztmetszet minimális inerciasugara z értéke a rúd hosszától és a rúdvégek megfogásától függ, számítása: (*1) m (*)

ahol a vizsgált rúd tényleges hossza, a rúdvégek megtámasztásától függő konstans, melynek értékét különböző esetekre az 1 ábra foglalja össze (z hossz hányszorosa ír le fél szinuszhullámot) 1, 7, 1 ábra kihajló hosszúság változása a megfogási módoktól függően 1a esetén alul befogás van, felül pedig szabad vég 1b-nél alul és felül is csuklós megfogás szerepel, vagyis a keresztmetszet a végeknél elfordulhat 1c annyiban különbözik a b) esettől, hogy alul befogás kényszer van, vagyis a végkeresztmetszet elfordulása zérus kell legyen 1d esetén alul befogás, míg felül egy olyan jellegű megvezetést alkalmazunk, hogy a keresztmetszet ne tudjon elfordulni a rúdvégnél keresztmetszet minimális inercia-sugarának számítása: ahol i, m a keresztmetszet -es főtengelyére számított másodrendű nyomaték, vagyis a fő másodrendű nyomatékokból a kisebb zért ezzel kell számolni, mert a rúd a kisebb ellenállás "irányába" fog kihajlani, ez pedig a kisebb másodrendű nyomatékkal rendelkező tengely iránya a keresztmetszet területe Minimális inerciasugár kör keresztmetszet esetén: i d 6 d d d 16 d d i Törőerő számítási mód Mindezek után a karcsúság ( ) és a rúd anyagának ismeretében eldönthető, hogy melyik elméletet kell alkalmaznunk a törőerő számításához Ehhez a ábrát kell megvizsgálnunk z ábrán bemutatott három különböző eset közül kell választani z ábra függvényében adja meg a kritikus feszültséget m m (*) (*a) ábra különböző elméletek érvényességi tartománya

és karcsúságok a rúd anyagától függő értékek, néhány anyag esetére az 1 táblázat ad iránymutatást táblázat adatai [] -6 oldaláról származnak 1 táblázat Kihajlással kapcsolatos anyagjellemzők néhány anyag esetén 1 Ebben az esetben a rúd karcsúsága olyan kicsi (zömök rúd), hogy a kihajlás jelensége nem számottevő, emiatt a törőfeszültség értéke az anyag folyáshatárával egyenlő, vagyis t (*) Létezik egy átmeneti tartomány a karcsú ( ) és zömök ( ) rudak között, ahol a törőfeszültséget a Tetmajer-féle képlettel számítjuk, ami egy egyenesnek az egyenlete: t a b N a, b (*) m fenti egyenletben szereplő a és b paraméterek az anyagtól függő konstansok Néhány anyag esetére az 1 táblázat közli a Tetmajer-egyenes egyenletét (Öntöttvas esetén a Tetmajer-képlet egy parabolát definiál, nem egyenest) Tetmajer Lajos (18 19) gépészmérnök, az anyagvizsgálat úttörő tudósa, 1879-től a zürichi műszaki egyetem professzora volt; ott európai hírű anyagvizsgáló laboratóriumot hozott létre Kezdeményezésére alakult meg az nyagvizsgálók Nemzetközi Egyesülete, amelynek első kongresszusa Tetmajert elnökké választotta Legjelentősebb tudományos eredményét a centrikusan nyomott rudak kihajlásának vizsgálatával érte el Megállapította, hogy a zömök rudak kihajlása rugalmas és képlékeny alakváltozás mellett következik be, erre az esetre meghatározta a kritikus terhelés számításának módját, kísérletekkel igazolta számítási módszerét (Wiki) Ebbe a tartományba tartoznak a karcsú rudak Ebben az esetben a törőfeszültséget az Euler-féle képlettel számítjuk: ahol E az anyag rugalmassági modulusa törőfeszültség ismeretében a törőerő az törőerő számítható közvetlenül a t t E 1 N 1 m (*6) összefüggéssel számítható z Euler-féle számítás esetén a t t E 1 m N m N m összefüggéssel is képletből látható, hogy minél nagyobb az kihajló hossz, annál kisebb a törőerő (*6) és (*7) összefüggés kapcsolata úgy látható be, hogy a (*6) egyenletet elosztjuk a keresztmetszet területével, és helyébe behelyettesítjük (*1) alatti kifejezését: (*7)

i t t E E E E t E i Leonhard Euler (177-178): Rendkívül termékeny és sokoldalú tudós, elsősorban matematikus, de kiváló fizikus is volt Huszonnyolc nagyobb művet és több mint nyolcszáz értekezést írt matematika szinte valamennyi ágában maradandót alkotott Halálakor 6 megjelent műve volt, posztumusz cikkeit a Szentpétervári kadémia folyamatosan adta ki 18-ban, amikor úgy tűnt, mindet feldolgozták, a lista 76 tagot tartalmazott Ekkor váratlanul 61 kéziratot találtak huszadik század elején összeállított listán 866 írás van Egyik fontos egyenlete - mely a rezgéstanban is nagy jelentőségű - az e j cos j sin egyenlet ( j 1 ), ami a komplex számok exponenciális alakjának alapösszefüggése z ellenőrzés utolsó lépése, hogy a kiszámított t, akkor a rúd kihajlás szempontjából nem felel meg törőerőt összehasonlítjuk a rúd tényleges terhelésével Ha t z ellenőrzés menetének rövid összefoglalása: 1 keresztmetszet geometria adatainak meghatározása:,, i rúdvégek megfogása jellegének vizsgálata, ennek ismeretében a kihajló hosszúság számítása: karcsúság számítása: i Kör keresztmetszet esetén: i d / Karcsúság ismeretében a megfelelő számítási képlet kiválasztása: olyáshatár vagy Tetmajer-képlet vagy Eulerképlet Törőerő számítása 6 Törőerő összehasonlítása a tényleges nyomóterheléssel Kihajlás szempontjából megfelel, vagy nem felel meg? Méretezés biztonsági tényezője: z adott anyagra megengedett érték (feszültség/erő) és a ténylegesen ébredő érték (feszültség/erő) hányadosa: meg eng meg meg n (*8) tényleges tényleges tényleges GYKORLTOK PÉLDÁ 1 Példa [] Mekkora G súllyal terhelhető az egyik végén befalazott oszlop, ha a biztonsági tényező n? z oszlop anyaga ötvözött acél d mm h m Ötvözött acélra az 1 táblázat alapján és 86, Tetmajer egyenes t 7,, E,1 1 MPa 1GPa 1 Első lépésben kiszámítjuk a keresztmetszeti jellemzőket: keresztmetszet területe, másodrendű nyomatéka d d x 6 6 nerciasugár: (*) alapján

x d d d i mm 6 d 16 feladatban előírt megfogási esetre a tényező értéke, (*1 ábra a esete), tehát a figyelembe veendő rúd hossz (*) alapján: h mm mm Karcsúsági tényező (*1) alapján: h 8 i d / / karcsúsági tényező értéke kisebb, mint az oszlop anyagára megadott 86 határérték, ezért a feszültséget a Tetmajer-egyenes képletével kell számolni 8 86 z egyenes egyenlete ötvözött acélra t 7, Behelyettesítve a 8értéket: t 7, 8 86 N / mm kritikus törőerő: 6 krit t 86 8,98 1 N terhelő erő maximális értéke: krit 6 G,9 1 N n Példa [] Határozza meg a kihajlással szembeni biztonsági tényezőt! E 1 MPa ; d mm rúd anyaga ötvözött acél Ötvözött acélra az 1 táblázat alapján és 86, Tetmajer egyenes t 7,, 1 rudak igénybevétele z C és a BC rudakban csak rúdirányú erők ébrednek C pontra felírt csomóponti egyenlet alapján az C rúd húzott, a BC rúd nyomott Mindkét rúdban ébredő erő nagysága 1 N Kihajlásra a nyomott BC rudat kell ellenőrizni rúd mindkét vége csuklós (a keresztmetszetek elfordulhatnak), ezért a tényező értéke 1, tehát (*) alapján 1m m mm Keresztmetszeti jellemzők: keresztmetszet területe, másodrendű nyomatéka d d, x 6 6 nerciasugár kőr keresztmetszet esetén (*a) alapján x d d d i mm 6 d 16 Karcsúsági tényező (*1) alapján 1 i, 86 ezért a méretezést az Euler hiperbola szerint végezzük törőerő (*7) alapján

6 d 1 xe 1 6 t 619, 18N 6 6 1 rúdban ébredő feszültség: t 619,18 t 1, 97MPa biztonsági tényező: megeng t 619,18 n 6,19 tényleges terhelő 1 Tehát a biztonsági tényező 6,-szeres Példa [] Ellenőrizze kihajlásra a kijelölt rudat! 1N d 1mm, a rúd átmérője: 86 E 1 MPa 1 1, 1 1 rúderő számítása: Átmetsző módszerrel a függőleges irányú egyensúlyi egyenlet: Ezekből a rúderő: krit y R y Geometriai egyenlet: Rx R R R R 1 x y 1 1 11, 8N 9 9 terhelő erő tehát az átmetsző módszerrel meghatározott rúderő, vagyis terhelő R 11, 8N kritikus erő meghatározása: rúd hossza: y R y 1N 1m 1 1mm,661mm 66mm feladatban előírt megfogási esetre a tényező értéke 1, tehát a figyelembe veendő rúd hossz (*) alapján: 66mm nerciasugár (*) alapján kör keresztmetszetre: i x d d d 1, mm 6 d 16 Karcsúsági tényező (*1) alapján 66 1, i, számított 1, karcsúsági tényező,, 86 ezért a méretezést az Euler hiperbola szerint kell végezni törőerő értéke (*7) alapján: d 1 1 1 törő xe 6 7, N 66 6 66 z 1 pontban számított terhelő erő 11 7,, ezért a vizsgált rúd kihajlásra nem felel meg terhelő törő R x R y

7 Példa [] dottak a következő geometriai adatok és anyagjellemzők: a 1m ; b 1, m ; d cm ; 1 ; E,1 1 N / mm ; krit 1 1, baloldali oszlop mindkét végén csuklós megfogású jobboldali oszlop alsó vége befogás, felső vége pedig görgős támasz o rugalmas stabilitást figyelembe véve egyenértékű-e a két oszlop? o Állapítsa meg az egyes oszlopok redukált hosszát (kihajló hosszát)! o Mekkora lehet az erő, ha a biztonsági tényező n? Keresztmetszet másodrendű nyomatéka d x 971mm 6 6 nerciasugár (*): i x d d d 7, mm 6 d 16 1 1 1 Befogási tényezők: igyelembe veendő rúd hossz: (*) Karcsúsági tényezők (*1) Baloldali rúd mindkét vég csuklós 1 1 b 1mm,1 1,1 1 1 1 i 7, z Euler-formulát kell használni (rugalmas zóna) Jobboldali rúd felső vég görgős támasz, alsó: befogás b mm,, 1 i 7, z Euler-formulát kell használni (rugalmas zóna) Meghatározzuk a xe 9 71,1 1 xe 9 71,1 1 kritikus erőket krit, 1 krit, 1 mindkét rúdra (*7): 671N 91N jobboldali (-es) rúd a meghatározó z erre ható terhelő erőnek (ami / ) kisebbnek kell lennie, mint az értéke: krit, krit, N N krit, 91 1886 Példa [] két végén befogott rúd t1 C -on feszültségmentes Hány C -nál érjük el a kihajlási határhelyzetet? mm m 6 mm 6 / E 1GPa ; 11, 1 C ; ; 11 ; 7, t Keresztmetszeti adatok: mm 6 6 6 6 66 8mm rúd 1 7mm (kisebb) 1 1

8 nerciasugár: i x 1 7 16, mm 8 Megtámasztástól függő tényező:, igyelembe veendő rúdhossz:, mm 1 mm Karcsúsági tényező: 1 61,7 i 16, 61,7 11, tehát a Tetmajer összefüggéssel kell számolni: 7, 61,7 9,1 N / mm t törő t 89,1 16 7, N kihajlás határhelyzetében a hődeformáció egyenlő az törő okozta megnyúlással, tehát törő t E (Határhelyzetben a megnyúlást a Hooke törvény alapján számítjuk) Ebből a t megengedett hőmérsékletváltozás kifejezhető: ( -lel egyszerűsítve) törő 16 7, t 16, C 6 E 11, 1 8,1 1 t t 1 t 16, 16, C Tehát a kihajlási határhelyzetet t 16, C -ra történő hevítésnél érjük el 6 Példa [] vázolt U profilból 16 m hosszú rudat hegesztünk két változatban Egyik változatban az U szelvényt az övlemezénél (1), másik esetben pedig a szárainál () hegesztjük össze Mindkét rúd végeit csuklós megfogásúnak tételezzük fel dott: (1) () E 1GPa ; ; 1 ; t 1 1, 1 Határozza meg az egyes keresztmetszetekhez tartozó törőerők arányát! (1) () 1 116 1818 16mm 116 1818 1, x 1178 87mm 1 1 181 61 1, y 179 1mm 1 1 Kihajlás az y tengely körül, mert 1, y 1, x 116 1818 16mm 116 1818, x 1178 87mm 1 1 161 1818, y 7 mm 1 1 Kihajlás az y tengely körül, mert 1, y 1, x

9 i 1 79 1 1, y 1 1 16 16,,1 1 i 1 1, ye t,1 törőerők aránya: E t, t, 1, y 1, y E 686, y 1, y, mm 7,9 1 79 1 i 7, y 16 16 8,, i, ye t, 1, 8, mm () jelű eset a kihajlás elkerülése szempontjából kedvezőbb, mert nagyobb a hozzá tartozó törőerő TOVÁBB ELDTOK 1 Egyszerű rudak 1-1 Példa [ZH 1118] Határozza meg a centrikusan nyomott rúd négyzetkeresztmetszetének a méretét! (Méretezés kihajlásra) kihajlással szembeni biztonság 17kN esetén n legyen E,1 1 MPa ; n ; 1 ; : Euler féle határkarcsúság Ha, akkor krit 1 1,1 [ MPa] a? 1m krit n 17 kn min E krit krit 1 1 min 1696mm E,1 1 Karcsúság számítása: i a 1 a a 1 1 9, 7 i 7,6 Tetmajer képletet kell használni! 1 krit a (1 1,1) krit a ( 1 1,1 1) krit a 1 a 1,1 a 1 krit 1 a 99 a a 1 99 a, 9mm 99 1 99 99,9mm 6 6 ( 7,mm) 1- Példa [Vizsga 19991]

1 Méretezze a rudat kihajlásra! E 1 MPa ; n ; 11 ; : Euler féle határkarcsúság a? Megfogási tényező:, Kihajló hossz:, Keresztmetszet (kisebb) másodrendű nyomatéka: Kritikus erő: kr E n a E (, ) a a 1 n a n 81 (1, 1 ) a,7 1 1,197 1mm 11, 97mm E 1 1- Példa [Vizsga 168] lekerekített téglalap keresztmetszetű rúd egyik vége befogott, a másik görgős megtámasztású befogási viszonyok az x és az y irányú kihajlásra azonosan érvényesek n biztonsági tényező mellett mekkora nyomóerővel terhelhető a rúd? További adatok: a mm; b mm ; r mm; 1,8m ; E 1GPa ; t 1 1, 1 ; 11 Rácsos tartók -1 Példa [ZH 1 ] Számítsa ki a bejelölt rúd kihajlással szembeni biztonsági tényezőjét! kn vizsgált rúd csőszelvény: D mm; d mm E 1GPa ; t 1 1, 1 ; 1 feladat reakcióerők szempontjából statikailag határozott feladat 1 Reakcióerők számítása egyensúly egyenletekkel: (1) y B M m B 1m () Nyomatéki egyenletből: 1 1 B kn 7,kN ( ) 1 6 6 értékét behelyettesítve (1)-be, melyből B B 7,,kN ( )

11 Rúderő meghatározása átmetsző módszerrel: M C R B 8 Ebből a rúderő: 1 1 8 8 R B 8 8 kn kn 6 18 18 Vizsgált rúd geometriai adatai: D d 16 9 76,88mm D d 6 6 69 x 898119,mm 6 6 6 6 i nerciasugár: 1 Rúd befogási mód: 1 Kihajló hossz: 1 x D d 6 D d 1 D d D d 16 6,1 1 16,78mm m mm Karcsúsági tényező: 1, 99 i 16,78 1,99 1, tehát az Euler képlettel kell számolni 1 N t xe 898119,mm,1 1 1 1 67N mm mm Biztonsági tényező: t 1 1 67N n 7,8 R N D D d d 1 6 6 16 1 69 9 - Példa [PótZH 111] Méretezze az B jelű, tömör körkeresztmetszetű rudat kihajlásra! ( d? ), kn; E,1 1 MPa ; n, (biztonsági tényező) 1 ; Ha, akkor krit 1 1,1 ( MPa) Hasonló háromszögek alapján: / /, / tg N B, 8kN tg,6 /,8 N B krit 1 E N B n n N B n,8 1, 16 1199mm E,1 1 d 6 6 1199 d 6,6, mm 6 Ellenőrzés

1 d i d d 6, mm d 16 7 16 87,9 11 i,7 ; tehát Euler szerint kellett méretezni - Példa [PótZH 1] Számítsa ki a bejelölt rúd kihajlással szembeni biztonsági tényezőjét! 1kN vizsgált rúd csőszelvény: D 8cm ; d 6cm E 1GPa ; t 1 1, 1 1 - Példa [PótZH 1] Számítsa ki a bejelölt rúd kihajlással szembeni biztonsági tényezőjét! 1kN vizsgált rúd csőszelvény: D 1cm ; d 7cm E 1GPa ; t 1 1, 1 1 - Példa [Vizsga 19991] Határozza meg az ábrán látható rácsos tartó teherbírását kihajlás szempontjából! max? E,1 1 MPa ; n ; 11 ; 1m ; d 1mm; minden rúdra : Euler féle határkarcsúság,, 7 rudakban ébred erő, a többi rúd vakrúd és 7 rúd terhelése nyomás, az rúd terhelése húzás Tehát kihajlásra a és 7 rudakat kell vizsgálni E E n N max, n n N 7 E n max, 7 E n max, 7 max, (1 ) 6,1 1 E 6 max max, 7 N n 1

1-6 Példa [Vizsga 19991] Minden rúd azonos kör keresztmetszetű Határozza meg a szükséges d átmérőt, ha a szerkezet kihajlással szembeni biztonsága n E 1kN / mm ; 1 ; a 1N / mm ; b 1,1N / mm 1 N 1 ; sin N1 661N, sin ; 1, 1, 1,81m ; 1 E n N1 kr n N1 661181 91mm E 1 r r 91 1, 9mm r 91 1, 9mm; d cm i 7,7 11 i -7 Példa [Vizsga 19991] Minden rúd azonos körkeresztmetszetű Határozza meg a biztonsági tényezők viszonyát n 1 n? 1? n n Melyik rúd határozza meg a szerkezet kihajlással szembeni biztonságát? Megoldás vizsgált rudakban a biztonsági tényező értéke a törőerő és a (normál, nyomó) terhelés hányadosa: kr1 E n1 ; N a 1 kr E n ; N a kr n N E ; a Ezek alapján a biztonsági tényezők viszonya n 1 a 1,976 ; n 1 8a n a n a n n n1 -es rúd határozza meg a a szerkezet kihajlással szembeni biztonságát, mert n a legkisebb

1-8 Példa [Vizsga 16] Számítsa ki a bejelölt rúd kihajlással szembeni biztonsági tényezőjét! 1kN E 1GPa t 1 1, 1 1 Átmetsző módszert alkalmazzuk a megjelölt rúd terhelésének meghatározására y N N 1 1kN ( ny) Keresztmetszeti adatok: 1 1 6 1 1 mm 8,97 1 mm 1 1 i 8,97 1, mm 9 mm 11, 9 i,9 6 6 Euler E 8,97 1 1 1 kr 7178N 71, 7kN kr n N 71,7,9 1-9 Példa [Vizsga 1611] z összes rúd kör keresztmetszetű, d mm; n biztonsági tényező mellett mekkora a szerkezet teherbírása? (kihajlás,?) További adatok: E 1GPa t 1 1,1; 11 (Lásd még [Vizsga 19991]) Keresztmetszeti adatok: d 78,98mm 6 6,, 7 rudakban ébred erő, a többi rúd vakrúd és 7 rúd terhelése nyomás, az rúd terhelése húzás Tehát kihajlásra a és 7 rudakat kell vizsgálni C csomópont egyensúlya: N (1) N i kör d N mm () Mind a két rúdra külön-külön meg kell határozni a kritikus erőt, mert habár azonos átmérőjűek, a karcsúsági jellemzőjük különböző -es rúd törőerő számítás: 1m, 1, 1mm i mm Euler 7

1 E 78,9811 kr, 1678N 1, kr, kr, 1678 n N 6N N n z (1) egyenlet alapján a 7-es rúd biztonsági tényezővel figyelembevett törőerejéhez az terhelő erő tartozik N 6N 1 7-es rúd törőerő számítás: m,7 1 7,7 1 7 8, 8 i E 78,98 1 1 kr, 7 819N ( 1 ),7 Euler kr,7 kr,7 819 n N7 71N N7 n () egyenlet alapján a 7-es rúd biztonsági tényezővel figyelembevett törőerejéhez az 7 N7 71N 86, 7N terhelő erő tartozik szerkezet terhelhetősége: min, 7 7 86, 7N -1 Példa [Vizsga 161 1 pont] z összes rúd négyzet keresztmetszetű, az oldalhossz a mm Mekkora a bejelölt rúd biztonsági tényezője a kihajlással szemben? (n =?) További adatok: kn ; E 1GPa ; t 1 1, 1 ; 11 Átmetsző módszerrel meghatározzuk a kijelölt rúdban ébredő erőt Ehhez elegendő az pontbeli reakcióerő számítása: M y m m y kn B Átmetsző módszert alkalmazva, az átmetszéstől balra lévő erők egyensúlya (függőleges irányban) y Ry Ry kn rúdirányokból adódóan kijelült rúdban ébredő erő: Kihajló rúdhossz: R R x y R Rx Ry, kn (pont) 1m 1, 1m (1 pont) Keresztmetszet másodrendű nyomatéka: 8, mm 1 (1 pont) Keresztmetszet területe: mm (1 pont) a nerciasugár: a i 1 1, mm (1 pont) a 1 1 Karcsúsági tényező: 97,98 11 Tetmajer összefüggés szükséges (1 pont) i

16 Kritikus feszültség: t 1 1,1 97,98 198, N / mm (1 pont) Törőerő: t t 198, 977N 9, 8 kn (1 pont) Biztonsági tényező: 9,8 t n 11, 69 R,1 (1 pont) rodalomjegyzék [1] Csizmadia Béla - Nándori Ernő: Mechanika mérnököknek Szilárdságtan Nemzeti tankönyvkiadó Budapest, 1999 [] Muttnyánszky Ádám: Szilárdságtan Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1981 [] Sz D Ponomarjov: Szilárdsági számítások a gépészetben, 7 kötet Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1966 [] Pattantyús Á G: Gépész- és villamosmérnökök kézikönyve, kötet Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1961 [] Galambosi rigyes: Mechanika Szilárdságtan gyakorlatokon egységesen tárgyalandó példák 1 BME KJK Járműelemek és Járműszerkezetanalízis Tanszék [6] Dr Kossa ttila Segédlet: Kihajlás BME, Műszaki Mechanikai Tanszék, 1 május 1 (file: kihajláspdf) --