Порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений

Цель работы:

Найти положение главных центральных осей и вычислить главные моменты инерции составного сечения.

Исходные данные к выполнению расчетно-графического задания выбираются из сборника заданий к расчетно-графическим работам по курсу «Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности» согласно шифру, выданного каждому студенту преподавателем. Это пособие также определяет объем и последовательность выполнения работы.

При расчетах используются таблицы сортамента (части стандартных профилей прямоугольниками не заменять).

Порядок выполнения работы: Построим данное сечение в выбранном масштабе, согласно всем необходимым для данного задания геометрическим параметрам.

1) Выберем первоначальные оси координат порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru . Для того, чтобы упростить путь вычисления статических моментов и моментов инерции целесообразно направить оси так, чтобы все сечение находилось в первой четверти относительно осей порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru .

2) Данное поперечное сечение состоит из простейших геометрических фигур: прямоугольника, двутавра (швеллера) и равнобокого уголка.

В каждой простой фигуре проведем собственные центральные оси порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru , параллельные осям порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru . В первоначальных осях порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru определим координаты центров тяжести каждой простой фигуры порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru .

3) Найдем положение центра тяжести всего сечения в первоначальных осях порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru , т.е. координаты порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru :

порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru (9)

где порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru - площадь порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru - ой фигуры.

Проведем через центр тяжести (точку порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru ) оси порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru и порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru параллельно первоначальным осям порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru . Это будут центральные оси всего сечения.

4)Вычислим моменты инерции каждой простой фигуры относительно первоначальных осей порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru по формулам параллельного переноса (3):

порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru (10)

где порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru , порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru - осевые и центробежный моменты инерции порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru - ой фигуры относительно первоначальных осей.

порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru , порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru - осевые и центробежный моменты инерции порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru - ой фигуры относительно собственных центральных осей.

Для всего сложного сечения моменты инерции относительно осей порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru определятся суммированием:

порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru (11)

5) Вычислим моменты инерции всего сечения относительно центральных осей порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru и порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru согласно формуле (4):

порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru(12)

Если порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru , то оси порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru будут только центральными осями, но не главными.

6) Определим положение главных центральных осей сечения. Согласно соотношению (8) главная центральная ось сечения порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru расположена под углом порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru к центральной оси порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru :

порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru (13)

Положительные значения порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru откладывают от оси порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru против хода часовой стрелки, отрицательные - по ходу часовой стрелки.

7) Вычислим главные моменты инерции сечения порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru .

Моменты инерции можно определить по формулам (5):

порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru (14)

Замечание: Последнее соотношение в (14) проверочное, так как относительно главных центральных осей центробежный момент инерции должен быть равен нулю, т.е. порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru .

Главные моменты инерции можно определить и по соотношению (7).

8) Вычислим моменты инерции относительно центральных осей порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru , расположенных под углом порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru к главным центральным осям порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru . Для этого необходимо воспользоваться соотношениями (5) с учетом того, что порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru :

порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru (15)

9) Произведем проверку вычислений. Для этого нужно воспользоваться соотношением (6):

порядок вычислеия геометрических характеристик сложных поперечных сечений - student2.ru (16)

Наши рекомендации