pytani i odpowiedzi wytrzymałość materiałów.doc

(331 KB) Pobierz

Pytania na egzamin z wytrzymałości materiałów

 

1        Dlaczego tylko układy geometrycznie niezmienne mogą być analizowane statycznie

Równania statyczne odnoszą się jedynie do układów nieruchomych (geometrycznie niezmiennych - układ jest geometrycznie niezmienny jeśli ma odebrane wszystkie stopnie swobody ). Do obliczenia ukł. Geometrycznie zmiennych stosuje się zasady dynamiczne.

 

2        Kiedy 2 tarcze są połączone w sposób geometrycznie niezmienny a kiedy 3 tarcze?

 

DWIE TARCZE koniecznym i wystarczającym warunkiem połączenia 2 tarcz w sposób geometrycznie niezmienny jest połączenie ich co najmniej trzema prętami, które nie są równoległe, ani ich kierunki nie przecinają się w jednym punkcie

 

TRZY TARCZE warunkiem koniecznym i wystarczającym warunkiem połączenia 3 tarcz w sposób geometrycznie niezmienny jest połączenie każdych dwóch co najmniej dwoma prętami w taki sposób, aby pręty te nie były równoległe, ani też punkty przecięcia się kierunków prętów łączących każde dwie tarcze nie leżały na jednej prostej, oraz aby nie schodziły się w jednym punkcie.

 

3        Czy istnieje związek pomiędzy statyczną wyznaczalnością a geometryczną niezmiennością układu?

 

W zasadzie nie ma związku. Układy statycznie wyznaczalne to te w których niewiadome można wyznaczyć z 3 równań równowagi statycznej. Układy niezmiennie geometrycznie to układy w których liczba stopni swobody = 0.

 

4        Przedstaw tw. O równoważności układów sił wewnętrznych i zewnętrznych

 

{WII} = {Z I}

{WI} = {Z II}

 

 

 

 

5        Jaki związek istnieje pomiędzy układem sił wewnętrznych a siłami przekrojowymi

 

Siły przekrojowe to siły wewnętrzne zapisane w układzie własnym przekroju

 

6        Podaj definicję pręta kratowego. Z jakim układem sił wewnętrznych mamy do czynienia

 

Pręt kratownicy - pręt prosty połączony przegubowo na obu końcach i obciążony jedynie siłami skupionymi w przegubach (przeguby bez tarcia);

Układ sił wewnętrznych – Jedna stała siła podłużna, której znak jest ważniejszy od wartości.

 

 

7        Narysuj trzy twierdzenia o prętach zerowych kratownic.

 

 

 

8        Jakie właściwości posiada macierz przejścia?

 

MACIERZ PRZEJŚCIA - macierz współczynników dostaw kierunkowych (cos  kierunkowych) pomiędzy układami wsp. (osi nowego układu współrzędnych w starym układzie albo na odwrót);

- macierz jest ortonormalna : ortogonalna i unormowana

- służy do zapisu prawa transformacji wektorowej

- macierz ogólnie nie jest symetryczna;

 

9        Zapisz wzór definiujący tensor II rzędu (wystarczy jedna z kilku możliwości).

 

obiekt geometryczny, który pomnożony przez wektor daje na wynik wektor

 

tijvj = wi

 

10    Przedstaw interpretację składowych macierzy naprężenia: na przekątnej głównej i poza nią. Podaj ich wymiar.

 

 

na przekątnej leżą NAPRĘŻENIA NORMALNE, pozostałe to NAPRĘŻENIA STYCZNE

jej wymiary to [Pa] używany częściej [MPa}

 

11    Na czym polega analiza stanu naprężenia w punkcie?

Stan naprężenia w punkcie to nieskończony zbiór wektorów naprężeń przyporządkowanych wszystkim płaszczyznom przecięcia bryły, przechodzących przez ten punkt.

Analiza stanu naprężeń polega na poszukiwaniu takiego kierunku cięcia wzg. którego naprężenia są największe ( szukamy 3 szczególnych płaszczyzn przekroju – prostopadłych do osi układu wsp. wzg. których naprężenia będą największe a odkształcenia tylko liniowe)

 

 

            s11     0      0

Ts      =    0      s22     0

              0      0     s33

 

12    Narysuj koło Mohra dla 2D :   σ1 = 15, σ2 = 5

 

 

 

13    Zapisz ogólny wzór dla statycznych warunków brzegowych

σij ∙ nj = pi                   σij – wektor obciążenia tuż pod „brzegiem”

                                   pi - wektor obciążenia na zewnątrz

 

14    Jak wyglądają kierunki główne jeśli wartości własne: a) są różne b)dwa sa sobie równe c) trzy są sobie równe:

 

Ad. a – kierunki są do siebie prostopadłe

Ad. b - istnieje cała płaszczyzna kierunków głównych

Ad. c - istnieje cała przestrzeń kierunków głównych

 

15    Podaj wzory na wartości własne i kierunki główne w przypadku 2D

 

σ1,2     =   (σx + σy)/2    (+/-) ((σx + σy)/2)2 + (τxy)2)

tg άi =   (σi σx) / τxy

 

 

16    Podaj interpretację składowych macierzy odkształcenia. Podaj ich wymiar.

 

przekątna główna- względne wydłużenia (odkształcenia liniowe)

poza - połówki odkształceń kątowych (połowa zmiany kąta prostego między osiami)

wymiar [1] -wart. bezwym.

 

dla σ (naprężenia) :

na przekątnej leżą naprężenia normalne , pozostałe to względnie wydłużenie (przyrost długości do długości pierwotnej)

 

dla ε (odkształcenia) :

na przekątnej leżą odkształcenia normalne , pozostałe to połowa zmiany kąta między osiami x i y.

 

Wielkość bezwymiarowa [1], i bardzo mała.

 

17    Jaka jest różnica pomiędzy jednorodnością a izotropią materiału?

 

IZOTROPIA - niezależność właściwości mechanicznych (jak np. moduł Younga) od kierunku

JEDNORODNOŚĆ - wykazywanie jednakowych właściwości w każdym pkt.

 

 

 

 

18    Co to znaczy że materiał jest sprężysty?

 

właściwość materiału polegająca na tym, że po zdjęciu obciążenia materiał powraca do konfiguracji pierwotnej

 

 

19    zapisz symbolicznie ( macierzowo) trzy postaci równań Hooke’a

 

              Tσ = E Tε

         = 2G Dε

         Aσ = 3K Aε

 

20    Uzasadni nazwy : prawo zmiany postaci, prawo zmiany objętości

 

Prawo zmiany postaci: proces polegający na zmianie postaci bez zmiany objętości

Dσ = 2G Dε,

D - dewiatory, G - moduł odkształcenia postaciowego

 

Prawo zmiany objętości: (proces polegający na zmianie objętości bez zmiany postaci

Aσ = 3K Aε,

A - aksjatory, K - moduł ściśliwości objętościowej

 

21    Wymień podstawowe stałe materiałowe dla materiałów Hooke’a

 

E – moduł sprężystości podłużnej Younga [Pa]

υ – współczynnik Poissona    [1]

G – moduł odkształcenia postaciowego Kirchhoffa [Pa]

B – moduł odkształcenia objętościowego Helmholtza [Pa]

λ i μ – stałe Lamégo [Pa]

 

 

22    O czym mówi zasada de Saint-Venanta?

 

Zasada mówi, że jeśli na sprężyste ciało działa układ sił statycznych przyłożonych na powierzchni małej w stosunku do powierzchni całego ciała i zastąpimy ten układ sił dowolnym innym układem – jednak statycznie mu równoważnym (o równej sumie układu i sumie momentów sił układu względem dowolnego punktu) – to istnieje taki przekrój tego ciała, dostatecznie odległy od miejsca przyłożenia sił, że różnice w naprężeniach, odkształceniach i przemieszczeniach, pochodzących od obu przypadków obciążenia, są dowolnie małe (tzn. wpływ działających sił uśrednia się).
Zasada de Saint-Venanta.jpg 

 

23    Co wynika z istnienia osi symetrii przekroju?

 

To że oś symetrii jest główną centralną osią bezwładności

 

 

24    Co wynika z istnienia więcej niż dwóch osi symetrii przekroju ?

 

Jeżeli jest więcej niż dwie osie symetrii to każda kolejna jest główną osią symetrii

 

 

25    Rozciąganie – przedstaw interpretację modułu Younga i liczby Poissona v

 

 

Moduł sprężystości podłużnej (Younga):

Stała materiałowa– wielkość określająca sprężystość materiału - tangens kąta nachylenia wykresu odkształcenia w funkcji naprężenia na prostoliniowej części wykresu rozciągania - dla statycznej próby rozciągania

E = \frac{\sigma}{\varepsilon}

Jednostką modułu Younga jest paskal, czyli N/m2, dla stali ok. 210 GPa

 



                                      σ

 



 

 

 



                                                  ά



                                                                                    ε

 

Liczba Poissona:

bezwymiarowa stała materiałowa, określająca stosunek odkształceń poprzecznych do odkształcenia podłużnego dla rozciągania. Współczynnik Poissona jest wielkością bezwymiarową

\nu = {\varepsilon_n \over \varepsilon_m}

gdzie: ε – odkształcenie, n – dowolny kierunek prostopadły do m

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin