Исследование прочности тонкостенных стержней за пределом упругости. Стрельбицкая А.И. 1958

Исследование прочности тонкостенных стержней за пределом упругости
Стрельбицкая А.И.
Издательство Академии наук Украинской ССР. Киев. 1958
295 страниц
Исследование прочности тонкостенных стержней за пределом упругости. Стрельбицкая А.И. 1958
Содержание: 

В работе исследовано упруго-пластическое и предельное состояния тонкостенных стержней, подверженных кручению, изгибу и совместному действию изгиба и кручения. На основании принятых теоретических положений предлагаются методы расчета прочности стержней и балок, позволяющие определить величину предельной нагрузки в разных случаях. Показано преимущество изложенных методов расчета, обеспечивающих экономию металла, по сравнению с расчетом по упругому состоянию. Теоретические величины сопоставлены с экспериментальными данными. Предлагаемый материал сопровождается графиками и таблицами. Разработанные методы расчета применимы в авиастроении, вагоностроении и в строительных металлоконструкциях. Книга предназначена для инженеров-проектировщиков, научных работников и аспирантов.

Предисловие

Глава I. Краткий обзор литературы
§ 1. Теоретические исследования
§ 2. Экспериментальные работы

Глава II. Основные положения расчета тонкостенных стержней
§ 3. Упругие напряжения в тонкостенном открытом профиле
§ 4. Принятые предпосылки для расчета по предельному состоянию
§ 5. Несущая способность тонкостенного сечения при действии одного силового фактора
§ 6. Предельное состояние тонкостенного профиля при сложном сопротивлении

Глава III. Свободное кручение тонкостенного стержня с открытым контуром
§ 7. Пластическое состояние тонкостенного профиля при свободном кручении
§ 8. Упруго-пластическое кручение тонкостенного стержня
§ 9. Тонкостенный стержень в условиях свободного кручения и растяжения

Глава IV. Положение центра изгиба тонкостенного профиля за пределом упругости
§ 10. Упругое состояние сечения
§ 11. Предельное состояние сечения
§ 12. Исследование швеллерного профиля

Глава V. Стесненное кручение тонкостенных балок
§ 13. Несущая способность тонкостенного профиля при стесненном кручении
§ 14. Определение предельной крутящей нагрузки однопролетных балок
§ 15. Формулы для определения нагрузки и углов закручивания балки при появлении текучести
§ 16. Анализ изменения силовых факторов, вызывающих стесненное кручение

Глава VI. Экспериментальное исследование стесненного кручения двутавровых балок
§ 17. Цель исследования
§ 18. Испытания
§ 19. Обработка опытных данных
§ 20. Результаты испытаний
§ 21. Деформации тонкостенной консольной балки

Глава VII. Несущая способность тонкостенных балок при поперечном изгибе
§ 22. Зависимости между моментом и поперечной силой в предельном состоянии прямоугольной полоски
§ 23. Предельное состояние двутаврового и швеллерного профилей при учете М и Q
§ 24. Некоторые дальнейшие упрощения
§ 25. Влияние поперечной силы на величину предельной нагрузки балок
§ 26. Совместное действие поперечного изгиба и растяжения

Глава VIII. Косой изгиб металлических балок за пределом упругости
§ 27. Основные предпосылки
§ 28. Косой изгиб двутаврового профиля
§ 29. Швеллерный профиль в условиях косого изгиба
§ 30. Пластические моменты сопротивления двутавров и швеллеров при косом изгибе. Пример расчета

Глава IХ. Предельные нагрузки тонкостенных балок при совместном действии изгиба и кручения
§ 31. Общая зависимость между силовыми компонентами для сечения. Частные случаи
§ 32. Предельное состояние балки
§ 33. Влияние бимомента на величину предельной нагрузки балок
§ 34. Сравнение с расчетными значениями по упругому состоянию. Пример расчета
§ 35. Сопоставление теоретических величин с опытными данными

Глава X. Изгиб и кручение тонкостенных профилей из стали без площадки текучести
§ 36. Принятые положения
§ 37. Двутавровый профиль в условиях изгиба с кручением
§ 38. Несущая способность швеллера при изгибе с кручением

Приложение
Литература

Предисловие

Развитие отечественной науки и техники выдвигает новые задачи по дальнейшему улучшению металлических конструкций и снижению их веса. Расчет по допускаемым напряжениям не учитывает всех особенностей работы металлоконструкций и во многих случаях приводит к излишнему запасу прочности.

В связи с этим приобретает важное значение изучение работы конструкции за пределом упругости и изыскание более совершенных методов расчета, позволяющих рационально использовать свойства материала, правильно оценить действительную работу конструкции и тем самым обеспечить экономию металла в народном хозяйстве.

В Строительных нормах и правилах, введенных с 1955 г., расчет по действительным предельным состояниям (несущей способности) предусмотрен пока для ограниченного класса задач, в основном для однопролетных балок при статической нагрузке. Это объясняется недостаточной изученностью работы конструкции при пластических деформациях и еще раз свидетельствует о необходимости дальнейших теоретических и экспериментальных исследований в указанном направлении.

Большое распространение получили конструкции из тонкостенных стержней как в строительном деле, так и в авиастроении, вагоностроении, судостроении, машиностроении и других областях техники. В строительстве широко применяются прокатные профили, которые по существу относятся к тонкостенным профилям.

Теория расчета тонкостенных стержней в упругом состоянии разработана советскими учеными. Основные труды в этой области принадлежат В.З. Власову, создавшему наиболее полную теорию прочности, устойчивости и колебаний тонкостенных стержней и оболочек. Широко известны работы А.А. Уманского в области расчета тонкостенных стержней с замкнутым контуром, а также исследования Б.Н. Горбунова, Д.В. Бычкова, Г.Ю. Джанелидзе, Я.Г. Пановко, Н.И. Карякина, И.В. Урбана, J. Nialezkiewicz’a, J. Rutecki и других.

Исследования последних лет по теории пластических деформаций развиваются в двух направлениях.

1. Работы в области математической теории пластичности, к которым относятся труды А.А. Ильюшина, В.В. Соколовского, Л.С. Лейбензона, Н.И. Безухова, Ю.Н. Работнова, A. Nadai, С.Г. Михлина и других ученых.

2. Работы по прикладной теории пластичности, посвященные инженерным методам расчета конструкций и сооружений за пределом упругости. В этой области известны теоретические и экспериментальные исследования, проведенные Н.Д. Жудиным, Н.С. Стрелецким, А.А. Гвоздевым, А.Р. Ржаницыным, I. Fritsche, F. Kann’ом, С.А. Бернштейном, Б.М. Броуде, B.А. Балдиным, С.Н. Никифоровым и др.

Исследований, посвященных работе тонкостенных стержней за пределом упругости, пока немного. Среди них отметим труды А.Р. Ржаницына, Р.А. Межлумяна, В.В. Пинаджяна, A.В. Геммерлинга, Е.А. Раевской.

В настоящей книге рассматриваются некоторые вопросы прочности применительно к тонкостенным стержням открытого профиля за пределом упругости. Цель работы — исследование предельного состояния (несущей способности) тонкостенных стержней и балок, находящихся в условиях изгиба и кручения, и разработка практических методов расчета, обеспечивающих экономию металла при проектировании. Вопросы рассматриваются с инженерной точки зрения, вводится ряд упрощающих предположений, которые значительно облегчают решение задачи.

Изложенные в книге решения вопросов расчета тонкостенных стержней и балок при пластических деформациях получены в замкнутой форме и дают возможность непосредственно применить предлагаемые формулы и воспользоваться полученными результатами. Рассмотрены в основном профили из стали с ясно выраженной площадкой текучести.

В главе I приводится краткий обзор существующих исследований по тонкостенным стержням с разделением его на теоретические и экспериментальные работы как в пределах, так и за пределом упругости.

Глава II посвящена основным положениям расчета тонкостенных стержней в упругом состоянии на основе теории B.З. Власова и принятым предпосылкам для расчета их по предельному состоянию (несущей способности) на основе прикладной теории пластичности в развитие работ Н.Д. Жудина, А.Р. Ржаницына, А.А. Гвоздева и др.

В главе III рассматривается свободное кручение тонкостенного стержня в упруго-пластическом состоянии и дается зависимость между крутящим моментом и деформациями при разных диаграммах сдвига материала. Несущая способность тонкостенного стержня рассмотрена также на основании теории пластического кручения, предложенной A. Nadai.

В главе IV исследовано положение центра изгиба в предельном состоянии тонкостенного профиля с одной осью симметрии и рассмотрено перемещение его для швеллера при разном соотношении геометрических размеров сечения и разном наклоне диаграммы напряжений-деформаций.

Стесненное кручение тонкостенных стержней изложено в главе V. Здесь найдено конечное соотношение между тремя силовыми факторами (бимоментом и крутящими моментами) в предельном состоянии сечения и предложены формулы для расчета однопролетных балок.

Глава VI посвящена экспериментальному исследованию стесненного кручения двутавровых балок в пределах и за пределами упругости. Проведенные испытания способствовали изучению работы балок в упруго-пластической стадии, установлению предельного состояния балки при стесненном кручении, а также выяснению, насколько деформируется контур поперечного сечения тонкостенного открытого профиля в своей плоскости. Отдельные опыты с балками при кручении в упругом состоянии позволили учесть влияние длины отрезка балки, остающегося за местом приложения крутящей нагрузки, на деформации балки.

В главе VII рассматривается несущая способность тонкостенных профилей при поперечном изгибе. После анализа имеющихся исследований по этому вопросу предлагаются формулы для определения предельной нагрузки балок с учетом момента и поперечной силы. Исследованы статически определимые и статически неопределимые балки при разном отношении высоты сечения к пролету.

В главе VIII описан косой изгиб стальных балок за пределом упругости. Найдены зависимости между изгибающими моментами, действующими в главных плоскостях сечения, и даны простые уравнения для определения пластических моментов сопротивления двутавров и швеллеров. Расчетные данные, полученные по предлагаемому методу, сравниваются с результатами расчета по допускаемым напряжениям.

Исследование работы тонкостенного сечения при совместном действии изгиба и кручения помещено в главе IX. Выведены расчетные формулы для определения предельной нагрузки двутавровых и швеллерных балок. Исследовано влияние бимомента на величину предельной нагрузки в зависимости от эксцентриситета приложения силы и длины балки. Проведено сравнение с расчетом по упругому состоянию и сопоставление с имеющимися экспериментальными данными.

Наконец, в главе X изучено вызванное изгибом и кручением предельное состояние тонкостенных стержней из стали без площадки текучести. Получены зависимости между силовыми компонентами, вызывающими нормальные напряжения. Числовые величины для рассмотренных профилей сопоставлены с аналогичными величинами для профилей из стали, обладающей площадкой текучести.

Предлагаемый материал является развитием и обобщением работ автора, опубликованных в течение 1947—1956 гг. в виде статей. Новыми являются части глав IV, V, VII, VIII и IX.

Автор выражает глубокую благодарность руководителю Кафедры металлических и деревянных конструкций КИСИ Н.Д. Жудину и академику АН УССР Ф.П. Белянкину за ценные советы и замечания, сделанные ими при просмотре рукописи. Автор признателен технику Г.И. Евсеенко, выполнившей значительную часть помещенных в тексте вычислений, а также инженеру Т.А. Кулик, принимавшей участие в оформлении работы.

поддержать Totalarch

Добавить комментарий

CAPTCHA
Подтвердите, что вы не спамер