Przykład 1

Oblicz siłę krytyczną i sprawdź czy pręt ulegnie wyboczeniu. Dane: \( E=200 GPa, R_{e}=200 MPa, R_{h}=150 MPa \)

single-task-hero-img

Rozwiązanie

Z rysunku i tablic wynika, że:

\begin{aligned} \alpha=2\\ \end{aligned}

Obliczamy podstawowe własności geometryczne przekroju – pole, momenty bezwładności względem obu osi:

\begin{aligned} &A=50 \mathrm{~cm}^{2} \\ &I_{y}=\frac{5 \cdot 10^{3}}{12}=416,67 \mathrm{~cm}^{4} \\ &I_{z}=\frac{10 \cdot 5^{3}}{12}=104,17 \mathrm{~cm}^{4} \end{aligned}

Obieramy oś dla której moment bezwładności jest mniejszy i obliczamy dla niej wartość promienia bezwładności

\begin{aligned} &I_{\min }=I_{z} \\ &i_{\min }=\sqrt{\frac{I_{\min }}{A}}=1,4434 \mathrm{~cm} \end{aligned}

Obliczamy smukłość graniczną oraz smukłość

\begin{aligned} \lambda_{g r}=\pi \sqrt{\frac{E}{R_{h}}}=114,715[-] \quad \lambda=\frac{l w}{i_{\min }}=\frac{\alpha l}{i_{\min }}=\frac{2 \cdot 2}{1,4434 \cdot 10^{-2}}=277,12[-] \end{aligned}

Ponieważ:

\begin{aligned} \lambda>\lambda_{g r} \end{aligned}

Obliczamy siłe krytyczną korzystając ze wzoru Eulera:

\begin{aligned} P_{k r}=\frac{\pi^{2} \cdot E \cdot I_{\min }}{(l w)^{2}}=\frac{\pi^{2} \cdot 200 \cdot 10^{9} \cdot 104,17 \cdot 10^{-8}}{(2 \cdot 2)^{2}}=128,48 k N \end{aligned}

Z czego wynika, że wyboczenie nie wystąpi, ponieważ siła przyłożona do pręta jest mniejsza od siły krytycznej powodującej wyboczenie.

Można dla tych sił obliczyć współczynnik bezpieczeństwa:

\begin{aligned} n=\frac{P_{k} r}{P}=\frac{128,48}{20}=6,42[-] \end{aligned}