Практикум. 1. Определить положение главных центральных осей и величину главных центральных моментов инерции для составного сечения (рис.3.8)
Примеры
1. Определить положение главных центральных осей и величину главных центральных моментов инерции для составного сечения (рис.3.8). Построить эллипс инерции.
Решение. Центр тяжести фигуры лежит на оси симметрии у, которая и является главной центральной осью.
Выбираем произвольную ось z' и определяем ординату центра тяжести, предварительно разбив сечение на два прямоугольника:
Через точку С перпендикулярно оси у проводим ось z, которая и будет другой главной центральной осью.
Рис. 3.8
Для каждого из прямоугольников находим моменты инерции относительно их главных центральных осей:
а также расстояния их центров тяжести от оси z:
Используя зависимости между моментами инерции относительно парал-лельных осей, находим величины главных центральных моментов инерции:
Определяем радиусы инерции:
и строим эллипс инерции (см.рис.3.8), отложив величины iz и iy на перпендику-лярах к соответствующим осям.
2. Найти расстояние с между ветвями составного стержня, обеспечивающее равенство главных моментов инерции сечения (рис.3.9).
Решение. Требуемое условие обеспечивается равенством моментов инерции относительно осей симметрии z и у, являющихся главными центральными осями сечения.
Разбиваем каждую часть сечения на три прямоугольника, как показано на рис.3.9, и определяем моменты инерции:
Рис. 3.9
Приравнивая Iy и Iz, получаем уравнение
или
откуда с = 4,19 см.
Здесь и отрицательный корень с = –13,73 см имеет смысл. Читателю предлагается изобразить составное сечение для этого случая.
Вопросы для повторения
- Что называется статическим моментом сечения?
- Какую размерность имеет статический момент сечения?
- Как определяют координаты центра тяжести сложного сечения?
4. Что называют осевыми, центробежными, полярными моментами инерции сечения?
- Размерность моментов инерции сечения?
6. Чему равна сумма осевых моментов инерции сечения относительно двух взаимно перпендикулярных осей?
- От чего зависит знак центробежного момента инерции сечения?
- Какие оси называют главными осями инерции?
9. Что такое главные центральные оси инерции и почему необходимо вы-числять значения главных моментов инерции относительно главных централь-ных осей?
10. Как определяют главные моменты инерции и положение главных осей?
11. Чему равен центробежный момент инерции относительно главных осей инерции?
12. Какие центральные оси являются главными у сечений, имеющих более двух осей симметрии?
13. Почему производят разбивку сложного сечения на составляющие простые части при определении статических моментов и моментов инерции сечения?
- Дайте определение радиуса инерции?
Тесты для повторения
1. Статический момент площади сечения относительно центральной оси “Υ”
(а) Sy > 0; (б) Sy < 0; (в) Sy = 0; (г) Sy 0.
Ответ: (в), потому что признаком того, что из семейства параллельных осей ось, относительно которой статический момент равен нулю, является цент-ральной.
2. Для какой из осей статический момент сечения S будет наибольшим:
(а) – у; (б) - х1; (в) - х2; (г) -х3.
Ответ: (г) так как Sх > Sy поскольку элементарные площадки удалены на расстояния, большие чем от оси “у”, а из осей х1, х2, х3 статический момент имеет большую величину для наиболее удалённой оси.
3. Если Jy=Jz , а D yz=0, то оси “y”,”z” являются:
(а) центральными; (б) главными центральными;
(в) осями симметрии; (г) главными.
Ответ: (г), потому что равенство центробежного момента инерции нулю – необходимое и достаточное условие для главных осей инер-ции. Если оси “y”,”z” были бы центральными, то необходимо в дополнение что бы Sy=0 и Sz=0.
4. При повороте взаимно перпендикулярных осей “y”и”z” относительно общего начала координат сумма осевых моментов инерции (Jy+Jz):
(а) зависит от угла поворота; (б) не изменяется;
(в) равна нулю; (г)изменяется, но не зависит от угла поворота.
Ответ: (б) сумма осевых моментов относительно двух ортогональных осей при их повороте остаётся постоянной величиной, равной полярному моменту инерции Jр=ρ2 dA.
5. Ось “y” изменила своё направление на противоположное. Значение какого момента инерции изменится:
(а) Jy; (б) Jz; (в) Dyz; (г) Jp;
Ответ: (в), величина центробежного момента сохранится, но знак изменится на противоположный. Для других моментов инерции “x”,”y”, координаты стоят под интегралом в квадрате, следовательно будет координата “+y” или ”-у” – величина момента не изменится.
6. Осевой момент инерции для треугольника будет максимальным для:
(а) z0; (б) z1; (в) z2; (г) z3;
Ответ: (г), поскольку наименьшее значение осевой момент Jz имеет для центральной оси z0, а значение осевого момента инерции для оси, параллельной цен-тральной возрастает на величину равную произведе-
нию площади фигуры на квадрат расстояния между осями.
Дата добавления: 2015-05-28; просмотров: 1580;