§ - - 1
•
-----1—....... —
тт^оглтга жүктелуі
п .
48
а - сурет). Тік жазықтағы күштердің эсерінен бшікпң көлденең
қимасында
Т
бұрау моменті мен
М г
ию моменті, ал көлденең
эсеоінен М„ моменті пайда болады (1.48,6 -
күштердің
сурет)
ию моменттерін вектор түрінде
кескіндесек, онда
Ми
ию моменті
М г
пен
Му
ию моменггерінщ
геометриялық
оның модулі
269
м и = , \ м ) + м
1.48 - сурет
Сондықтан кеңістікте жүктелген білікті есептеуде үшінші
беріктік теорнясын қолдансақ
М
З К в щ
=
+ т2
= ^ М 2 + М 2
у + Т 2,
(1.96)
ал төртінші беріктік теориясын қолдансақ
М
Э К в / у
= Ц Щ +
о,75
т2 = . ш ;
+ м ; + о,75г
(1.97)
270
1.8 Орнықтылық
Сығылған
ш ы бы қты ң
элементтерін
орнықтылығы
беріктікке
Қарастьфылған
есептеу
әдістері непзп
констру кция
принципке сүйеніп құрылды, атап айтқанда, түсірілген жүктеме мен
элементтің өлшеміне себепті, әсер етуші кернеулер, материалды
сынақ жүзінде беріктікке зерттеп тағайындалган, мүмкіндік кернеуден
ешқащан аспауы тиіс. Бұл тәрізді есептеулер, әсер етуші күштің
қандайда бір мәнінде, конструкция элементтерінің
орнықтылыгын
мүмкіндіпн
мейді.
Мұндай жағдаймен біз, мысалы
өлшемі ұзындығына қараганда әлдеқайда кіші шыбықты, сыққанда
кездесеміз. Түзу стержень әсер етуші күштің белгілі бір мәнінде
орнықгылығын жоғалтады, ол мезетге дөңестенеді, оның өсі қисаядьі.
Бойлық сығу күштері әсерінен ұзын щыбықтардың орнықтылығын
жоғалтуы, майысуы
бойлық ию
деп аталады.
Бойлық июді туындататын ең кіші сыртқы сығу күшін
ауыспалы күш
деп атайды.
Сығылған шыбықты орнықгылыққа есептеудің мәнісі мынада:
оның
бойлық
Ғ
күштің қандайда бір мәнінде түзу сызықты
орнықтылығын сақтауы мен қандайда бір орнықтылық қорының
болуы.
Ауыспалы күшті анықтайтын формуланы
1774 жылы Л. Эйлер жариялаған.
Ауыспалы
күштің
шыбық
ұштарының
бекітілуіне тәуелді болғандықтан, біз ауыспалы
күштің әртүрлі жағдайға сай мәнін анықгаймыз.
Бойлық өсі бойымен сығылғын топсалы
қос тіректі, ұзындыгы / шыбықты қарасты-
райық (1.49 - сурет). Егер сығушы күштің ша-
масы ауыспалы күшке тең немесе онан асқан
шыбық орнықтылығын жоғалтьго,
иіледі. Онда оның әрбір қимасындағы ию
ең алғаш
жағдайда
моменті
м
=
-Ғ^у
Теріс таңба ию моментінің таңбалары
1.49 -
сурет
туралы
лықтың дөңес жагы төмен жатса, ию моменті оң,
271
иілу мөлшері теріс таңбалы, ал дөңес жагы жоғары жатса, ию моменті
теріс, иілу молшері оң таңбалы.
Егер шыбықтың серпімді сызығы синусоиданы кескіндейді деп
қабылдасақ, онда шыбықтың ортасына сәйкес келетін иілу мөлшері-
нің
ең үлкен шамасын / деп белгілей отырып, серпімді сызыктың
теңдеуін былайша жазуға болады
У ~ /
81П —
X
і
олай болса
п
М
=
- Ғ ^ /
5ІП - X
Серпімді сызықтың жалпы дифференциалдық теңдеуіне назар
аударып (1.83), алынған моменттің мәнін қойсақ, онда серпімді
сызықтың дифференциалдық теңдеуі былайша өрнектеледі
Бойлық иілген шыбық орнықтылығын үнемі ең кнш қатаңдық
жазықгығында жоғалтады, олай болса, / шыбықтың көлденең қима-
сының орталық өстік екпін моментінің ең кіші мәніне тең деп түсінген
жөн,яғни / = / тіп.
^
Алынған дифференциалдық теңдеуді бір рет интеғралдайық
£ /■ — =
Ғ
т / —соз
— х + С,.
ттсЬс
<** *
I
Х
Интегралдың
түрақты
шамасы
Сх
анықгайық.
Иілу
Ш
.
.
тақырыбында қарастырғандаи, — туындысы серпімді сызыққа
д
фс
жүргізілген жанаманың
х
өсіне қарағандағы бұрышын көрсетеді, ал
шыбықтың ортасына жүргізілген жанама бұл өске параллель, олай
болса
х = — —
туындысы нөлге тең. Сонымен С, = 0.
2
сіх
Тағы да бір рет интегралдайық
272
І Ш и Ш Ш Ш І І Ш
л
і
|
Тіректердегі иілу шамвсы нөлге тең болғандықтзн, яғни
х
= 0,-г = / болғанда
у
= 0, олай болса С2 = 0.
Ас — болғанда иілу шамасы
у
= / , бұл дегеніміз
\ 2
/2
■^шіп
У ~ ^ауі
2 '
и
немесе
іг
* £ / тш
Гщі ~
,2
Бұл өрнек топсалы қостіректі бекітілген шыбыққа арналған
ауыспалы күпггі анықтайтын
Эйпер формуласын
көрсетеді.
Жоғарыда қарастырылған орнықгылығын жоғалтқан шыбықтың
серпімді
сызығы
синусоиданың
жарты
толқынымен
сэйкес
келетіндігін айтқанбыз (1.50,а - сурет). Бұл жэйт шыбық ұштарын
басқаша бекіткен жағдайларға Эйлер формуласы таратуға мүмкіндік
береді, ол үшін / үзындығын оның
келтірілген узындыгымен
алмастьфу қажет
мұндағы
м
- тірек түрлеріне сәйкес алынатын,
узындықты келтіру
коэффициенті.
^
Келтірілген үзындыгымен
деп ауыспалы күші, берілген
шыбықты.ң ауыспалы күшіне тең, қостіректі шыбықгың ұзындығын
Ұзындықты келтіру коэффициентінің шамасын анықтау үшін
басқа қарастьфьшатын шыбықтардың серпімді сызықтары пішшдерін
топсалы қостіректі шыбықтың серпімді сызығымен (1.50,а - сурет;
жеке-жеке
салыстыру қажет.
273
Ц
=1
Ғ
д)
Ғ
ц=
0,5
1.50 - сурет
Сонымен, ұпггары әртурлі тіректермен бекітілген жагдайдағы,
орнықтылыгын жоғалтатын шыбықтырдың ауыспалы күпггерін
аныктайтын Эйлер формуласын жалпы түрге келтіруге болады
Ғ
= -
.
(1.99)
Осыған сәйкес мүмкіндік күш шамасы
Пор
мұндағы
1.50
— суретте шыбық ұштарының бірнеше бекіту түрлері
көрсетіліп,
ц
келтіру коэффициентінің сәйкес мәндері келтірілген: а)
ұшы
ұшы
лы бекітілген: г) бір ұшы «қалқымалы» қатаң тіректе, екіншісі қатаң
тірекпен бекітілген; д) екі ұшы да қатаң тірекпен бекітілген; е) бір
ұшы топсалы жылжымалы тірек те, екіншісі қатаң тірекпен бекітілген.
274
Ауыспалы кернеу. Эйлер формуласынйң қолдану шегі.
Бойлық жүктелген шыбықгың көлденең қимасында тік кернеу туын-
дайіты және оның шамасы жүктеме өскен сайын өседі. Ауыспалы
күшке
сәйкес келетін тік кернеуді ауыспалы кернеу деп атайды
г*
ГЧ
.|Г
I і г . 1 1 й р і немесе
а т
=
Г
А
ЩШ
I
2£?
х
Ш1П
А
_
п 2Е
Ы)1
1
і
\*тіп
)
мұндагы
Гі
і
-
£тіп
. қиманың ең кіші екпін радиусы.
ш
І
А
^ = д деп белгілеп, оны
шыбық иілгіштш
деп атау
*тіп
қалыптасқан. Ол шыбықтың орнықгылығын жоғалтуына қарсыласуын
сипаттайды, иілгіштің өсуімен шыбықтың орнықгылыгын жогаліуы-
ңа қарсыласуы согүрлым азаяды. Шыбықгың
X
иілгішпп шыбық
материалына тэуелсіз, ол шыбықгың үзындыгымен, пшпнімен және
көлденең қимасының өлшемдерімен анықталады. Я өлшем бфліксіз
шама.
Сонымен ауыспалы кернеу
сг =
(1-100)
°щ,
Л2
Эйлер формуласы иілген шыбықгың серпімді сызығын қарасты-
румен қорытыльш шығарылды, яғни Гук заңының қолданылу шеп
аралығында.
Басқаша
айгқанда,
Эйлер
формуласы
сығылған
шыбықгың келденең қималарындағы ауыспалы кернеу шыбық
материальшың
пропорңионалдық
шегінен
аспаған
жағдаид
пайдалануға жарамды. Демек, келесі шарт орындалғанда
п гЕ
.
а аг~ £ ~ а Рг
’
мүндағы
а рг
- материалдың пропорционалдық шегі.
Енді осы формуладан шыбықтың иілгіштігін өрнектейік
275
в г*
Бұл теңсіздіктің оң жағындагы өлшем бірліксіз шамасын
мектік иілгіш
деп атайды
1л гЕ
°рг
Сонымен, Эйлер формуласының қолданылуы
Х * Х ш,к = л \ —
(1.101)
V
шартымен анықталады.
Эйлер
формуласы
шыбық
иілгішігінің
оны
жасаган
материалдың шектік иілгіштігінен не үлкен, не тең болганда гана
пайдалануға жарамды.
Мысалы, азкөміртекті болаттан жасалган шыбыктар үшін
а
г
= 200 МПа, £ = 2 • 105 МПа болгандықтан
X
1 1
1 ,00.
ше*
V
200
Іс жүзінде, көптеген конструкция элементтері иілгіштігі шектік
мәннен кем шыбық болып келеді. Мұндай шыбықтарды орнықты-
лыққа есептеудің басқа эдісін Ф.С. Ясинский ұсынды. Алдын ала
көптеген зерттеулердің нәтижелерін талдап және көптеген материал-
дардың
мен Я арасындагы тәуелділікті сызбаша кескіндеп,
пропорционалдық шектен үлкен ауыспалы кернеулерді анықтайтын
келесі эмпирикалық формуланы қорытып шыгарды
(Тщ, = а - Ь Я ,
(1.102)
мұндағы
а,Ь
-
материалдарға байланысты, тәжірибе жүзінде
анықталатын,
қабылданатын
тұрақты
коэффициенттер.
Бұл
276
формуланы
Ясин формуласы
деп атайды. Кейбір материалдар үшін
а Ъ
коэффициенттері 2.1-кестеде берілген.
2.1 - кесте
ят
• *
^ ~ ^
Материалдар
а
ь
А)
шгк
..
2
МПа немесе Н/мм
Ст. 2* Ст. 3
310
1,14
60
100
/і
_—
—
----—
——
—
—
—
—
—
т
л
Ст. 20. Ст. 4
328
1,15
6
96
Ст. 45 \
449
1,67
52
85
Дюралюмин Д16Т
Агаш
_____
406
1,83
30
53
29,3
0,194
*
. ;!
70
1
иілгіштігі
кіші
стерженьдер
иілгіиітігі
орташа
стөрженьдер
иілгіштігі үлнен стерженьдер
іиек
1.51 - сурет
1.51
-суретте пластикалык материалдан (азкөміртекті болаттан)
жасалған шыбықтың
мен А арасындағы тәуелділіктің сызбасы
келтірілген.
Осыған
ұқсас
сызбаларды
зертгеу
нәтижесінде
шыбықтарды шартгы түрде үш топқа бөлуге болады. Ауыспалы
кернеулері Эйлер формуласымен (1.100) анықталатын, шлпштіп
үлкен шыбыктар Ц >
Х
шек). Иілгіштігі орташа шыбықтар (Я <
һ
олардың ауыспалы кернеуі Ясин формуласымен (1.102) есептеледі.
Иілгіштігі кіші щыбықтар, яғни қыска шыбықтар.
Олардың
277
ауыспалы кернеулері пластикалық материалдар үшін аққыштық, ал
морт матриалдар үшін беріктік шегіне тең деп алынады. Мұндай
шыбықтыр орнықгылыққа емес, қарапайым сыгудагы секілді,
беріктікке есептелуі керек. Сондықтан сығылған шыбықтың орнықты-
лыгын қамтамасыз ету үшін, ондагы нақты кернеулердің шамасы
ауыспалы кернеудің қандайда бір бөлігіне тең болатындай, оның
өлшемдерін
таңдау
қажет,
ягни
орнықтылыққа
есептегендегі
мүмкіндік кернеу
[сгор\
ауыспалы кернеудің қандай да бір бөлігін
құруы тиіс
<т
ор
О
п
ау
ор
Сыгылган шыбықтың орнықтылық шарты беріктік шартына
іспеттес болады келесі түрде жазылады
<іл о 4 )
А
Орнықтылыққа есептеудің мүмкіндік кернеуін қарапайым
сығуга есептедегі мүмкіндік кернеумен байланысын былайша
өрнектеуге болады
К Р ] =
<р[°-
1
мұндагы
ср
-
сыгудың мүмкіндік кернеуін кемітуші коэффициент
,
немесе
бойлық иілу коэффициенті
деп аталады.
Бойлық
иілу
коэффициенттерінің
шамасы
шыбықтың
материалына
және
иілгіштігіне
байланысты
болады.
Әртүрлі
материалдар
үшін
(р
коэффициентінің
мәндері
қосымшада
келтірілген.
'*
Сонымен, ақырында сыгылган шыбықтың орнықтьшық шартын
мынадай түрде аламыз
с =
—
<
ф
[
сг
1.
(1.105)
А
1
Ң
Өлшемдері мен материалдары берілген сыгьшган шыбықты
орнықтылыгын тексеру қиманың ең кіші екпін радиусы /тіп мен
278
шыбықтың иілгіштігі Я анықталып, арнаулы кесте бойынша
<р
коэф-
фициентін табуға келтіріледі.
Жобалау есебі, яғни сығылған шыбықтың қимасын анықтау
жеткілікті күрделі есептеу больга табылады, өйткені
ср
коэффициенті
шыбықгың иілгіштігі
А байланысты, ал соңғысы әзірге белгісіз
қиманың пішіні мен өлшеміне байланысты. Сондықтан жобалау есебі
біртІҢцеп жобалау тәсілімен шығарылады.
Қайталауға арналған сүрақтар
1 Материалдар кедерғісі деген қандай ғылым?
2 Материалдар кедергісі пәнінде қабылданған жорамалды айтып
беріңіз.
3 <
қандай?
күштер
4 Қию әдісі дегеніміз не/
5 Ішкі күштер дегеніміз не жэне олардың шамалары неге тең.
6
Ішкі
күпггердің
таңбалары
жөнінде
қандай
ереже
қалыптасқан?
__
7 Материалдар кедергісінде қандай объектер қарастырылады
жэне олардың анықтамасын беріңіз.
8 Кернеудің аныкгамасын беріңіз.
9 Кернеудің қандай түрін білесіз?
10 Эгаора
дегеніміз не?
11 Деформация мен орын ауыстыру жөнінде түсініктеме берщіз.
12 Созылу мен сығылудың анықтамасын беріңіз.
13 Созылған шыбыкгың көлденең қимасында қандай кернеу
туындайдьі^зылған шыбыкгың КӨЛденең және көлбеу қималарындағы
кернеулердің арасында қандай байланыстық бар?
15
Созылу мен сығылу деформациясының Гук заңы
және салыстырмалы деформация дегеніміз не
және олардың елшем бірліктерін атаңыз.
масы
17 Аз кеміртекті болатган жасалған үлпнщ созылу диаграммасы
қандай болады?
279
18 Материалдың серпімділігі мен пластикалыгы (аққыштығы)
дегеніміз не?
г е, '*
19 Қандай деформациаларды серпімді, қалдық деформация
дейміз?
20 Пропорционалдық шек дегеніміз не?
21 Материалдың аққыштыгы немен сипатталынады?
22 Аққыштық шек дегеніміз не?
23 Уақытша қарсыласу (беріктік шегі) дегеніміз не?
24 Шартты кернеулер дегеніміз не?
25 Үлгіде қылта мойын қай уақытта пайда болады?
26 Қандай шамалар материалдың беріктік және пластикалық
сипаттамалары?
27 Ныгайма (тойтару) құбылысы дегеніміз не?
28 Гук заңының орындалу шегі қандай?
29 Бойлық серпімділік модулі
Е
материалдың қандай қасиетін
сипаттайды?
;
30 Қауіпті кернеу дегеніміз не?
31 Созылган немесе сыгылган материалдардың мүмкіндік
кернеуі қалай анықталады?
32 Созылу мен сыгылудың беріктік шарты қалай жазылады?
33 Беріктік шартымен қандай есептеулер жүргізіледі?
34 Ендік деформация коэффиценті дегеніміз не?
3 5 Пуассон коэффициенті қалай анықталады?
36 Кесілу деген не және ол қандай күш әсерінен пайда болады?
37 Ыгысу деформациясы қандай қосылыстарда болады?
3 8 Ыгысу деформациясында кернеу қалай анықталады?
39 Материалдардың созу жэне ыгысу
беріктік шектерінде
қандай байланыстық бар?
40 Жазық қиманың геометриялық сипатамалары дегеніміз не?
41 Статикалық момент деп нені айтамыз және оның өлшем
бірлігіқандай?
42 Жазық қиманың екпін моментері деп нені айтамыз және
олардың өлшем бірліктері қандай?
43 Параллель өстерге қатысты екпін моменттерінің арасында
қандай байланыстар бар?
44 Бұрылган өстерге қатысты екпін моменттерінің арасында
қандай байланыстар бар?
45 Бүралу деформациясы дегеніміз не?
46 Дөңгелек және сақина пішінді қиманың өрістік инерция
моментінің формуласын келтіріңіз. Өрістік инерция моментінің атау
бірдігі қандай?
280
47 Дөңгелек және сакина шшіндх қнманың өріспк кедерп
моментінің формуласын келтіріңіз. Өрістік кедергі моментінің атау
бірдігі қандай?
48 Бұралған түзу біліктің көлденең қимасында қандай күш
пайда болады жэне оның таңбасьгаың ережесі қандай?
49 Бүралған түзу біліктің көлденең қимасының кез келген
нүкюсінде қандай кернеу пайда болады?
50 Бүралған біліктің қатаңдығы дегеніміз не?
51 Ығысу модулі материалдың қандай қасиетін сипаттайды?
52 Бүралу бүрышы мен бүралу моменттері қандай тәуелділікте?
53 Материалдың үш серпімді түрақты шамаларының арасында
кандай заңдылық бар?
54 Берілген нүктеден өтетін кандай жазықтықта экстремалды тік
кернеу пайда болады және ол неге тең? Бүл жазықтықгар қалай
55 Бүралған жүмьф біліктің ең үлкен кернеуі неге тең жэне олар
қиманың қандай нүктелерінде пайда болады?
56 Бүралуға есептеуде мүмкіндік кернеу қалай анықталады?
57 Иілудің қайыссын жазық жэне қисық иілу деп атаймыз?
58 Таза және көлденең иілу дегеніміз не?
59 Жазық күштер жүйесі эсерінен арқалықтың көлденең
қимасында қандай күш әсерлері пайда болады?
60 Бейтарап қабат пен бейтарап өс дегеніміз не жэне олар қалаи
орналасады?
61 Қандай күш әсерлері арқалықтың көлденең қимасында тік
кернеуді туғызады?
62 Арқалықтың көлденең қимасының инерңия моменті, кедерп
моменті дегеніміз не жэне бүл шамалардың өлшем бірліктері неге
тең?
«
63 Таза иілген арқалықтың қимасындағы кернеу қандаи
заңдылықпен өзгереді?
64 Ең үлкен тік кернеу қиманың қай нүктесінде паида болады
және қандай формуламен есептеледі?
65 Кернеудің өлшем бірлігі қандай?
„ . _
66 Түзү иілуде жұмыс істеу үшін арқалықты қалай жүктеиміз.
67 Түзү иілу кезінде қаңдай орын алмастьфулар пайда болады.
68 Иілім мен бүрылу бұрыштарының шамаларың білу не үшін
қажет?
. .
_
69 Арқалықтың серпімділік сьпығы дегеніміз не
70 Серпімділік сызықгың дифференцалдық тендеуінің түрі
қандай?
281
71 Арқалықтың иілімі мен бұрылу бұрышын анықтаудың қандай
әдістерін білесіз?
72 Күрделі қарсыласу дегеніміз не?
• | .
73 Беріктік теорияларының түжырымдамаларын айтыгі беріңіз.
74 Иіліп бұралу дегеніміз не жэне оған екі-үш мысап келтіріңіз.
75 Иіліп бұралған білеудің көлденең қимасында қандай күш
әсерлері туындайды?
76 Иіпіп бұралған білеудің көлденең қимасында қандай
кернеулер туындайды?
77 Иіліп бұралған білеудің көлденең қимасының кай нүктесінде
ең үлкен кернеулер туындайды?
78 Иіліп бұралған білеудің үшінші және төртінші беріктік
теориясы бойынша беріктік шартын тұрғызыңыз.
79 Щыбықтың орнықтылығынан айрылу құбылысын қалай
түсінеміз?
80 Ауыспалы күш деген не?
81 Ол қандай өрнекпен есептеледі?
82 Эйлер өрнегін қолданудың шегі қандай?
83 Эйлер өрнегін қолдануға болмайтын жағдайда ауыспалы
күшті қалай анықтау керек?
84 Шыбықтыңң бекітілу шарттары ауыспалы күштің шамасына
қалай әсер етеді?
г
85 Ұзындықты келтіру коэффиценті деген не?
86 Шыбықтың иілгіштігі деп нені айтамыз жэне оның шамасы
қандай өрнекпен есептеледі?
87
Шектік
иілгіштің
шамасын
анықтау
үшін
оның
материялының қандай физико-механикалық сипаттамаларын білу
қажет?
88 Орнықтылық шарты қандай?
89 Сығудың мүмкіндік кернеуін кемітуші коэффициентпен
орнықтылықтың жобалау есебі қалай жүргізіледі?
Өзіңді-өзің тексер (тестік тапсырма)
$$$1
Конструкцияның серпімді деформацияға қарсыласу қаблетінің аты:
/ Х }
қатаңцық
В) беріктік
С) ағымдылық
15) серпімділік
Е) орнықтылық
$$$ 2
Конс-фукцияның серпімді тепе-теңдік кезінде алғашқы формасын
сақтай білу қабілетінінің аты:
А) қатаңдық
В) беріктік
С) ағымдылық
Щ серпімділік
^)>рны қты лы қ
$$$ 3
Білеу (Брус) - бұл:
A) үш өлшемі бір дәрежедегі дене
B) қальщдығы қалған екі олшемінен көп кіші болатын дене
ұзындығы қалған екі өлшемінен артығырақ болатын дене
и )
үш өлшемі өзара тең дене
Е) қалыңдығы ұзындығына тең дене
$$$ 4
Жазық фигуралардың ауырлық центрлері, бойымен қозғалатьш
қисықтың аты:
^
А) центр
^ ө с
С) ортаңғы сызық
О) ортасы
Е) центрлік сызық
$$$5
Брустың көлденең қимасы ол:
А) иілген фигура
В) жазық фигура
В)
дөңгелек фиіура
П) квадратты фигура
(Ё)
кез келген фигура
$$$ 6
Активті күштерден жэне байланыс реакцияларынан тұратын
теңдік сыртқы күштер жүйесінің аты:
'А)
ішкі күшер
В) жүктер
С) үйкеліс күштері
Ь ) моментгер
Е) көлденең күштер
тепе-
Достарыңызбен бөлісу: |