Aksiālā stiepe un spiede

1. Aksiālā stiepe un spiede Šajā gadījumā šķērsgriezuma iekšējos elastības spēkus var aizvietot ar to kopspēku — aksiālspēku (asspēku) N, kas vērsts pa stieņa asi. Ass spēksN izvēlētajā šķēlumā ir visu uz vienu pusi no šķēluma pielikto ārējo spēku projekciju uz asi, kas sakrīt ar stieņa asi, algebriska summa. To spēka projekciju, kura izraisa atšķeltās stieņa daļas stiepi, uzskata par pozitīvu (lieto ar plus zīmi), bet to, kura izsauc spiedi – par negatīvu (lieto ar mīnus zīmi). San Venāna princips: No slodzes pielikšanas veida spriegumu sadalījums ir atkarīgs tikai slodzes pielikšanas vietas tuvumā un nav atkarīgs šķērsgriezumos, kas ir pietiekami attālināti no slodzes pielikšanas vietas.

2. Deformāciju aprēķins stiepē un spiedē. Huka likums. stieņa absolūtais pagarinājums stieņa relatīvā deformācija Huka likums – relatīvā lineārā deformācija ir tieši proporcionāla spriegumam. E – garenelastības modulis jeb Junga modulis. Raksturo materiāla īpašības stiepē (spiedē). Šķērsdeformācijas. Puasona koeficients. - Puasona koeficients

3. Materiālu deformatīvās konstantes

4. MATERIĀLU MEHĀNISKĀS ĪPAŠĪBAS Plastiski materiāli (mazoglekļa tērauds, bronza, varš, alumīnijs) Trausli materiāli (speciālas tērauda šķirnes, čuguns, akmens, stikls, ķieģeli) Stiepe - stiprības robeža - proporcionalitātes robeža - elastības robeža - tecēšanas robeža - nosacītā stiprības robeža

5. Spiede

6. Pieļaujamie spriegumi un drošības koeficienti Pieļaujamos spriegumus stiepē un spiedē, ja tie ir vienādi, apzīmē ar []. Ja minēto pieļaujamo spriegumu lielumi ir dažādi, tad lieto šādus apzīmējumus: [st] — pieļaujamais spriegums stiepē, [sp] —pieļaujamais spriegums spiedē. Pieļaujamo spriegumu trausliem materiāliem nosaka kā daļu no stiprības robežas: . Trausliem materiāliem stiprības robežas stiepē un spiedē ir dažādas (Bsp>Bst), tāpēc pieļaujamie spriegumi arī ir dažādi — spiedē tie ir ievērojami lielāki nekā stiepē. Plastisko materiālu sagrūšana stiepes gadījumā notiek pie ievērojamām paliekošajām deformācijām, turklāt deformāciju intensīvs pieaugums sākas pie spriegumiem, kas atbilst materiāla tecēšanas robežai. Šajā gadījumā par bīstamo jeb robežspriegumu pieņemts uzskatīt tecēšanas robežu T un pieļaujamo spriegumu noteikt kā zināmu tās daļu, t.i., Pieļaujamo spriegumu spiedē plastiskiem materiāliem pieņem tādu pašu kā stiepē, jo tecēšanas robežas vērtība kā stiepē, tā spiedē ir aptuveni vienāda. Viendabīgiem, plastiskiem materiāliem, kam piemīt pietiekami pastāvīgas mehāniskās īpašības, drošības koeficientu [nT] var pieņemt samērā mazu; trausliem, pēc sastāva neviendabīgiem materiāliem, kuru stiprības robeža svārstās plašā diapazonā (čuguns, akmens), drošības koeficients [nB] jāpieņem daudz augstāks. Ja konstrukcija uzņem statiskas slodzes, var pieņemt tēraudam [nT]=1,4...1,8, čugunam [nB]=3...4,5, trausliem, viendabīgiem leģētu rūdītu tēraudu tipa materiāliem [nB]=3...4. Faktiskie drošības koeficienti:

7. Materiālu pieļaujamie spriegumi statiskai slodzei

8. Stiprības aprēķini stiepē un spiedē Aksiālā stiepē vai spiedē stieņa stiprība ir nodrošināta, ja katrā stieņa šķērsgriezumā ievērota prasība , kur N— aksiālspēka absolūtā vērtība šķēlumā; A— šķērsgriezuma laukums; — stieņa materiāla pieļaujamais stiepes vai spiedes spriegums. Šajā formulā izteikts stiepta vai spiesta stieņa stiprības nosacījums: vislielākais faktiskais spriegums  konstrukcijas elementā nedrīkst pārsniegt pieļaujamo spriegumu []. Stiprības aprēķinu veidi: Stiprības pārbaude (pārbaudes aprēķins). Dots ass spēks N un stieņa šķēluma laukums A. Konstruktora uzdevums ir pārbaudīt, vai darba spriegums visos šķēlumos ir mazāks par pieļaujamo spriegumu . Gadījumos, kad darba spriegums kaut vienā šķēlumā pārsniedz pieļaujamo par vairāk kā 5%, konstrukcijas elementa stiprību uzskata par nepietiekamu. Pārbaudes aprēķinu bieži veic citādi — pēc zināmā bīstamā sprieguma bīst (stiprības robežas vai tecēšanas robežas) lieluma un aprēķinātā faktiskā sprieguma lieluma nosaka faktisko drošības koeficientu un salīdzina to ar normatīvo drošības koeficientu : . Ja atšķirība starp faktisko un normatīvo drošības koeficientu pārsniedz ±5%, konstrukcija ir vai nu nepietiekami stipra ( ), vai neekonomiska ( ).

9. 2. Šķērsgriezuma izvēle (projekta aprēķins). No stiprības nosacījuma iespējams noteikt nepieciešamos konstrukcijas elementu izmērus, kuri garantē konstrukcijas drošu ekspluatāciju. Šķērsgriezuma laukumu jebkurā šķēlumā nosaka sakarība , kur – asspēka vērtība attiecīgajā šķēlumā. Veicot stiprības aprēķinu spiedē tiek pieņemts, ka nepastāv iespēja stienim zaudēt noturību. Noturības noteikšana ir svarīga, patstāvīga konstrukciju aprēķinu problēma. 3. Pieļaujamās slodzes noteikšana. Pieļaujamā asspēka lielumu nosaka sakarība un elementiem ar konstantu šķērsgriezumu tā viennozīmīgi nosaka pieļaujamās slodzes lielumu. Liela izmēra konstrukcijās no materiāla ar lielu īpatnējo svaru aktuāls kļūst stiprības aprēķins, ievērojot stieņa pašsvaru. Stienim, kura garums ir l un šķērsgriezuma laukums A, pilnais svars ir Psv = Al. Ievērojot stieņa pašsvaru, asspēks šķērsgriezumos ir mainīgs lielums, kurš maksimālo vērtību sasniedz atbalsta vietā. Ass spēks jebkurā patvaļīgā šķēlumā attālumā x no balsta ir N = Pār + Ax, kur Pār – summārā ārējā slodze attiecīgajā šķēlumā. Spriegums šai šķēlumā ir

10. Šai sakarībā otrais saskaitāmais (pašsvara radītais spriegums) nav atkarīgs no šķēluma laukuma lieluma. Stieņa stiprība jāpārbauda pēc lielākajiem spriegumiem, tātad pēc sprieguma balstā. Tādā gadījumā stiprības nosacījums, ievērojot stieņa pašsvaru ir: No šīs sakarības izsakot parametru A, iegūstam nepieciešamo stieņa šķērsgriezuma laukumu, kurš nodrošina stieņa stiprību, ievērojot stieņa pašsvaru: Ja lielums l ir mazs salīdzinot ar [], to var vērā neņemt.