Ratkaisut 2. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016. Tehtävä 1 Selitä käsitteet kohdissa a) ja b) sekä laske c) kohdan tehtävä.

Samankaltaiset tiedostot
Laskuharjoitus 1 Ratkaisut

Laskuharjoitus 2 Ratkaisut

Harjoitus 1. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016. Tehtävä 1 Selitä käsitteet kohdissa [a), b)] ja laske c) kohdan tehtävä.

Ratkaisut 3. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

Harjoitus 10. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

Harjoitus 6. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

SISÄLTÖ Venymän käsite Liukuman käsite Venymä ja liukuma lujuusopin sovelluksissa

Materiaalien mekaniikka

10. Jännitysten ja muodonmuutosten yhteys; vaurioteoriat

2. harjoitus - malliratkaisut Tehtävä 3. Tasojännitystilassa olevan kappaleen kaksiakselista rasitustilaa käytetään usein materiaalimalleissa esiintyv

y=-3x+2 y=2x-3 y=3x+2 x = = 6

Harjoitus 7. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016

Laskuharjoitus 3 Ratkaisut

KIINTEÄN AINEEN MEKANIIKAN PERUSTEET

Johdatus materiaalimalleihin

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet

Harjoitus 4. KJR-C2001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/2016. Tehtävä 1 Selitä käsitteet kohdissa a) ja b) sekä laske c) kohdan tehtävä.

A on sauvan akselia vastaan kohtisuoran leikkauspinnan ala.

Tekijä Pitkä matematiikka

Ympyrän yhtälö

A Lausekkeen 1,1 3 arvo on 1,13 3,3 1,331 B Tilavuus 0,5 m 3 on sama kuin 50 l 500 l l C Luvuista 2 3, 6 7

Suorien ja tasojen geometriaa Suorien ja tasojen yhtälöt

PUHDAS, SUORA TAIVUTUS

Ympyrä 1/6 Sisältö ESITIEDOT: käyrä, kulma, piste, suora

2 LUJUUSOPIN PERUSKÄSITTEET Suoran sauvan veto tai puristus Jännityksen ja venymän välinen yhteys

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 2 Kevät 2017

Aksiaalisella tai suoralla leikkauksella kuormitettujen rakenneosien lujuusopillinen analyysi ja suunnittelu

Luento 3. Millerin indeksit Kidevirheet Röntgendiffraktio Elastisuusteoria

Derivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.)

Yhtälön oikealla puolella on säteen neliö, joten r. = 5 eli r = ± 5. Koska säde on positiivinen, niin r = 5.

9. Vektorit. 9.1 Skalaarit ja vektorit. 9.2 Vektorit tasossa

2 LUJUUSOPIN PERUSKÄSITTEET Suoran sauvan veto tai puristus Jännityksen ja venymän välinen yhteys 34

c) 22a 21b x + a 2 3a x 1 = a,

MEI Kontinuumimekaniikka

LAATTATEORIAA. Yleistä. Kuva 1.


läheisyydessä. Piirrä funktio f ja nämä approksimaatiot samaan kuvaan. Näyttääkö järkeenkäyvältä?

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

LUJUUSOPPI. TF00BN90 5op. Sisältö:

Muodonmuutostila hum

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 1 Kevät y' P. α φ

1. kotitehtäväsarja - Einsteinin summaussääntö ja jännitystila - malliratkaisut

Vanhoja koetehtäviä. Analyyttinen geometria 2016

Materiaali on lineaarinen, jos konstitutiiviset yhtälöt ovat jännitys- ja muodonmuutostilan suureiden välisiä lineaarisia yhtälöitä.

8. Yhdistetyt rasitukset

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 7: Pintaintegraali ja vuointegraali

Osoita, että kaikki paraabelit ovat yhdenmuotoisia etsimällä skaalauskuvaus, joka vie paraabelin y = ax 2 paraabelille y = bx 2. VASTAUS: , b = 2 2

Diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinta 2017 Insinöörivalinnan matematiikan koe , Ratkaisut (Sarja A)

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 07: Aksiaalinen sauvaelementti, osa 2.

Luento 8: Epälineaarinen optimointi

KJR-C1001: Statiikka L2 Luento : voiman momentti ja voimasysteemit

Laskuharjoitus 7 Ratkaisut

MAA7 Kurssikoe Jussi Tyni Tee B-osion konseptiin pisteytysruudukko! Kaikkiin tehtäviin välivaiheet näkyviin! Laske huolellisesti!

y 2 h 2), (a) Näytä, että virtauksessa olevan fluidialkion tilavuus ei muutu.

normaali- ja leikkaus jännitysten laskemiseen pisteessä Määritetään ne tasot, joista suurimmat normaali- ja leikkausjännitykset löytyvät

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

yleisessä muodossa x y ax by c 0. 6p

(c) Kuinka suuri suhteellinen virhe painehäviön laskennassa tehdään, jos virtaus oletetaan laminaariksi?

{ 2v + 2h + m = 8 v + 3h + m = 7,5 2v + 3m = 7, mistä laskemmalla yhtälöt puolittain yhteen saadaan 5v + 5h + 5m = 22,5 v +

Tekijä Pitkä matematiikka Pisteen (x, y) etäisyys pisteestä (0, 2) on ( x 0) Pisteen (x, y) etäisyys x-akselista, eli suorasta y = 0 on y.

Lisätehtäviä. Rationaalifunktio. x 2. a b ab. 6u x x x. kx x

Rak RAKENTEIDEN MEKANIIKKA C

B-OSA. 1. Valitse oikea vaihtoehto. Vaihtoehdoista vain yksi on oikea.

TAVOITTEET Määrittää taivutuksen normaalijännitykset Miten määritetään leikkaus- ja taivutusmomenttijakaumat

Mb8 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) sivu 1/2

a) Sievennä lauseke 1+x , kun x 0jax 1. b) Aseta luvut 2, 5 suuruusjärjestykseen ja perustele vastauksesi. 3 3 ja

Kertausosa. 5. Merkitään sädettä kirjaimella r. Kaaren pituus on tällöin r a) sin = 0, , c) tan = 0,

4.3 Kehäkulma. Keskuskulma

Luento 8: Epälineaarinen optimointi

Maatalous-metsätieteellisen tiedekunnan valintakoe Ympäristö-ja luonnonvaraekonomia Matematiikan kysymysten oikeat vastaukset

Tekijä Pitkä matematiikka Suoran pisteitä ovat esimerkiksi ( 5, 2), ( 2,1), (1, 0), (4, 1) ja ( 11, 4).

2 Pistejoukko koordinaatistossa

Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Laskuharjoitus 7 /

Lujuusopin perusteiden oleellisimmat asiat pähkinänkuoressa

LUJUUSHYPOTEESIT, YLEISTÄ

Matematiikan tukikurssi

Kone- ja rakentamistekniikan laboratoriotyöt KON-C3004. Koesuunnitelma: Paineen mittaus venymäliuskojen avulla. Ryhmä C

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos. MS-A0203 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2, kevät 2016

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 2: Usean muuttujan funktiot

MUODONMUUTOKSET. Lähtöotaksumat:

3. Teoriaharjoitukset

(iv) Ratkaisu 1. Sovelletaan Eukleideen algoritmia osoittajaan ja nimittäjään. (i) 7 = , 7 6 = = =

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 2 / vko 45

Tampere University of Technology

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 3 Kevät E 1 + c 2 m 2 = E (1) p 1 = P (2) E 2 1

Laudatur 4 MAA4 ratkaisut kertausharjoituksiin

1 Rajoittamaton optimointi

Läpäisyehto: Kokeesta saatava 5. Uusintakoe: Arvosana määräytyy yksin uusintakokeen perusteella.

Muutoksen arviointi differentiaalin avulla

SISÄLTÖ 1. Veto-puristuskoe 2. Jännitys-venymäpiirros 3. Sitkeitten ja hauraitten materiaalien jännitysvenymäkäyttäytyminen

Ratkaisut vuosien tehtäviin

12. Hessen matriisi. Ääriarvoteoriaa

MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (CHEM) Luento 2: Usean muuttujan funktiot

Talousmatematiikan perusteet: Luento 8. Vektoreista ja matriiseista Vektorien peruslaskutoimitukset Lineaarinen riippumattomuus Vektorien sisätulo

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 8: Divergenssi ja roottori. Gaussin divergenssilause.

Transkriptio:

Kotitehtävät palautetaan viimeistään keskiviikkoisin ennen luentojen alkua eli klo 14:00 mennessä. Muistakaa vastaukset eri tehtäviin palautetaan eri lokeroon! Joka kierroksen arvostellut kotitehtäväpaperit palautetaan laskutuvassa vain kahden seuraavan viikon aikana. Ratkaisut 2 Tehtävä 1 Selitä käsitteet kohdissa a) ja b) sekä laske c) kohdan tehtävä. a) venymä ja liukuma b) Poissonin luku c) Kuvassa on esitetty ilmapallo, jonka halkaisija sen keskikohdassa on d [mm]. Ilmapallon sisäisen paineen muutoksen seurauksena halkaisija kasvaa 30 prosenttia. Laske ilmapallon (normaali)venymä. a) Venymä ja liukuma Venymä ε (epsilon) kuvaa rakenteen muodonmuutoksen suuruutta. Tällä kurssilla venymällä tarkoitetaan insinöörivenymää, joka määritellään yhtälöllä ε = L L 0 = L L 0 L 0. (1) Venymä kuvaa suhteellista muodonmuutosta ja on siten yksikötön suure. Venymä liittyy olennaisesti normaalivoimaan ja normaalijännitykseen. Leikkausvoimaan ja leikkausjännitykseen liittyvää venymää kutsutaan yleisesti liukumaksi γ (gamma). 1

Liukuma eli liukukulma määritellään yhteydestä γ xy = γ 1 + γ 2 (2) eli γ on koordinaattiakselien kanssa muodonmuutoksessa syntyneiden kulmien summa. Liukuman yksikkö on siten radiaani eli se on venymän tapaan paljas luku. Jos ei ole erityistä syytä erottaa (normaali)venymää ε ja liukumaa γ toisistaan, voidaan molempia kutsua venymiksi. b) Poissonin luku Poissonin luku ν (nu) on yksikötön materiaalin ominaisuus, joka määritellään isotrooppiselle materiaalille yksiaksiaalisessa tapauksessa kaavalla ν = ε ε (3) missä ε on venymä kuormittavan voiman vaikutussuuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa ja ε venymä kuormittavan voiman vaikutussuunnassa. Jos esimerkiksi ainetta puristetaan yksiaksiaalisella voimalla F, se puristuu kasaan voiman F vaikutussuunnassa ja leviää vaikutussuuntaan nähden kohtisuoriin suuntiin. Vastaavasti jos ainetta venytetään yhdessä suunnassa se kutistuu muissa suunnissa. Poissonin luku ν kuvaa muissa suunnissa tapahtuvan muodonmuutoksen suuruutta. c) Olkoon ilmapallon halkaisija alkutilassa ja muodonmuutoksen jälkeen D. Ilmapallon kehän pituus saadaan kaavasta p = 2πr, (4) jossa r [mm] on ympyrän säde. Voidaan myös ilmaista säde halkaisijan avulla (d = 2r), jolloin saadaan Sijoittamalla tulos venymän kaavaan (1) saadaan p = πd. (5) ε = d = D = (1, 3) = 0, 3. (6) 2

Tehtävä 2 Kuvassa (a) on esitetty materiaali piste, jossa vallitsee tasojännitystila: σ xx = 60 MP a, τ yy = 20 MP a ja τ xy = 10 MP a. Piirrä kuvaan jännitysnuolet ja lukuarvot. Kuvassa (b) on esitetty tasojännitytilaa. [ Kirjoita ] kuvan perusteella jännityskomponettien σ xx, τ yy ja τ xy σxx τ lukuarvot matriisimuodossa, [σ] = xy. τ yx σ yy Alla kuvassa on esitetty äärettömän pienen pisteen jännitystilaa (3D). Määritä mitkä jännityskomponetit ovat T 1, T 2 ja T 3 :n osakomponentteja. T i :n laatu on [N/m 2 ]. jännityskomponenttien indeksit ja suunnat Positiivinen normaalijännityskomponentti (nuoli ulospäin) merkitsee vetoa, negatiivinen puristusta. Leikkausjännitykset merkitään kuvaan seuraavasti: 3

1. Valitaan koordinaattiakseli alaindeksin ensimmäisen kirjaimen mukaan (tasotapauksessa x tai y) ja siirrytään valitun koordinaattiakselin positiivisen suunnan osoittamalle pinnalle 2. Piirretään viiva valitun pinnan keskeltä alaindeksin jälkimmäisen kirjaimen ilmoittaman koordinaattiakselin positiiviseen suuntaan 3. Jos jännityskomponentin arvo on positiivinen, nuolen kärki jälkimmäisen koordinaattiakselin positiiviseen suuntaan (ja päinvastoin) 4. Täydennetään nurkat symmetrisiksi 5. Kirjoitetaan nuolen viereen leikkausjännityksen arvo ilman etumerkkiä. a) Edellä mainittujen ohjeiden perusteella saadaan b) Ohjeita seuraamalla voidaan kuvista lukea arvot: [ 80 10 σ xx = 80 MP a, σ yy = 25 MP a, τ xy = 10 MP a. Tällöin jännitysmatriisi [σ] = 10 25 ]. c) Hajottamalla vektori T i osakomponentteihin ja soveltamalla jännityskomponenttien indeksointisääntöä saadaan Tehtävä 3 Teräksestä valmistettua lyhyttä sauvaa puristaa voima P. Voima vaikuttaa profiilin keskipisteessä. Kun sauva on kuormittamattomassa tilassa on sen poikkileikkausprofiilin mitta a = 4 mm. Mikä on suurin sallittu puristava voima P, kun sauvan profiilin mitta a ei saa ylittää arvoa 4, 01 mm. Sauvan omapainoa ei huomioida. Teräksen kimmokerroin E = 210 GP a ja sen Poissonin luku ν = 0, 3. 4

Sauvassa vaikuttava normaalijännitys on puristava (N = P ) σ = N A = P A, (7) joten voimansuuntainen venymä eli venymä x-suunnassa on Hooken lain (σ = Eε) mukaan Venymät y- ja z-suunnissa saadaan yhteydestä missä ν on Poissonin luku. Annettu venymän maksimiarvo on ε x = σ x E = P EA. (8) ε y = ε z = νε x = ν P EA, (9) ε max y = ε max z = a a 0, (10) missä a = a a 0 = 4, 01mm 4mm = 0, 01mm. Yhdistämällä kaavat (9) ja (10) saadaan yhtälö josta voidaan ratkaista sauvassa vaikuttava voima a a 0 = ν P EA, (11) P = EA a νa 0 = Ea2 0 a νa 0 = Ea 0 a ν (12) Sijoittamalla numeroarvot saadaan tulos P = 210 109 4 10 3 0, 01 10 3 N = 28 000 N (13) 0, 3 5