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

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

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

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

Laskuharjoitus 2 Ratkaisut

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

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

8. Yhdistetyt rasitukset

Laskuharjoitus 1 Ratkaisut

Materiaalien mekaniikka

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

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

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

A on sauvan akselia vastaan kohtisuoran leikkauspinnan ala.




Laskuharjoitus 7 Ratkaisut

KIINTEÄN AINEEN MEKANIIKAN PERUSTEET

Liite F: laskuesimerkkejä

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

LUJUUSHYPOTEESIT, YLEISTÄ

(b) Määritä pumpun todellinen nostokorkeus, jos pumpun hyötysuhde on 65 %. 160 mm. 100 mm. 650 rpm. Kuva 1: Tehtävän asettelu.

LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Teknillinen tiedekunta Konetekniikan koulutusohjelma BK10A0401 Kandidaatintyö ja seminaari

MEI Kontinuumimekaniikka

Johdatus materiaalimalleihin

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 3, ratkaisut Maanantai

521384A RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Harjoitus 3

1. kotitehtäväsarja - Einsteinin summaussääntö ja jännitystila - malliratkaisut

(a) Potentiaali ja virtafunktiot saadaan suoraan summaamalla lähteen ja pyörteen funktiot. Potentiaalifunktioksi

Tampere University of Technology

Derivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.)

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

Jakso 1: Pyörimisliikkeen kinematiikkaa, hitausmomentti

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

Luento 5: Käyräviivainen liike. Käyräviivainen liike Heittoliike Ympyräliike Kulmamuuttujat θ, ω ja α Yhdistetty liike

Käyttämällä annettua kokoonpuristuvuuden määritelmää V V. = κv P P = P 0 = P. (b) Lämpölaajenemisesta johtuva säiliön tilavuuden muutos on

Matemaattisen analyysin tukikurssi

Derivoimalla kerran saadaan nopeus ja toisen kerran saadaan kiihtyvyys Ña r

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Palkki ja laatta toimivat yhdessä siten, että laatta toimii kenttämomentille palkin puristuspintana ja vetoteräkset sijaitsevat palkin alaosassa.

Määritetään vääntökuormitetun sauvan kiertymä kimmoisella kuormitusalueella Tutkitaan staattisesti määräämättömiä vääntösauvoja

Aksiaalisella tai suoralla leikkauksella kuormitettujen rakenneosien lujuusopillinen analyysi ja suunnittelu

PUHDAS, SUORA TAIVUTUS

CHEM-A1410 Materiaalitieteen perusteet

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

x 5 15 x 25 10x 40 11x x y 36 y sijoitus jompaankumpaan yhtälöön : b)

Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Laskuharjoitus 7 /

10. Jännitysten ja muodonmuutosten yhteys; vaurioteoriat

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 5 Laskuharjoitus 14: Indusoitunut sähkömotorinen voima ja kertausta magneettikentistä

Luento 3: Käyräviivainen liike

KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet, K2017 Tentti, perjantai :00-12:00 Lue tehtävät huolellisesti. Selitä tehtävissä eri vaiheet.

KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma

(b) Tunnista a-kohdassa saadusta riippuvuudesta virtausmekaniikassa yleisesti käytössä olevat dimensiottomat parametrit.

TÄSSÄ ON ESIMERKKEJÄ SÄHKÖ- JA MAGNETISMIOPIN KEVÄÄN 2017 MATERIAALISTA

Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Mallit laskuharjoitukseen 3 /

Kartio ja pyramidi

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 3: Vektorikentät

S , Fysiikka III (S) I välikoe Malliratkaisut

Kuva 1: Tehtävä 1a. = 2π. 3 x3 1 )

Ruuviliitoksen lujuus

L a = L l. rv a = Rv l v l = r R v a = v a 1, 5

FORD RANGER _Ranger_2015.5_COVER_V2.indd /08/ :39:54

Laskuharjoitus 3 Ratkaisut

TEHTÄVIEN RATKAISUT. Luku a) Merkintä f (5) tarkoittaa lukua, jonka funktio tuottaa, kun siihen syötetään luku 5.

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

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2017 Harjoitus 8, ratkaisuista

LAATTATEORIAA. Yleistä. Kuva 1.

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet, viikko 47/2017

1. Olkoot f ja g reaalifunktioita. Mitä voidaan sanoa yhdistetystä funktiosta g f, jos a) f tai g on rajoitettu? b) f tai g on jaksollinen?

Kuva 1. Virtauksen nopeus muuttuu poikkileikkauksen muuttuessa

Tasakiilan mitoitus SFS 2636 mitottuksen mukaan. Peruspaineeksi saadaan Po navan paine onpa = 0,8 Po

Kolmannen ja neljännen asteen yhtälöistä

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme


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

Kvanttifysiikan perusteet 2017

Tehtävä 1. TEL-1360 Sähkömoottorikäytöt Laskuharjoitus 4/2011

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

Luento 7: Pyörimisliikkeen dynamiikkaa

Vanhoja koetehtäviä. Analyyttinen geometria 2016

MS-A0107 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM)

3 TOISEN ASTEEN POLYNOMIFUNKTIO

(a) Kyllä. Jokainen lähtöjoukon alkio kuvautuu täsmälleen yhteen maalijoukon alkioon.

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

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

a) z 1 + z 2, b) z 1 z 2, c) z 1 z 2, d) z 1 z 2 = 4+10i 4 = 10i 5 = 2i. 4 ( 1)

Epäyhtälöt 1/7 Sisältö ESITIEDOT: yhtälöt

Oletetaan sitten, että γ(i) = η(j). Koska γ ja η ovat Jordan-polku, ne ovat jatkuvia injektiivisiä kuvauksia kompaktilta joukolta, ja määrittävät

12. Derivointioperaattoreista geometrisissa avaruuksissa

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 07: Aksiaalinen sauvaelementti, osa 2.

Elastisuus: Siirtymä

Scanned by CamScanner

Juuri 3 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty


x n e x dx = n( e x ) nx n 1 ( e x ) = x n e x + ni n 1 x 4 e x dx = x 4 e x +4( x 3 e x +3( x 2 e x +2( xe x e x ))) = e x

Hitsattavien teräsrakenteiden muotoilu

KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet, K2017 Tentti, pe :00-17:00 Lue tehtävät huolellisesti. Selitä tehtävissä eri vaiheet.

sin x cos x cos x = sin x arvoilla x ] π

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. Harjoitus 10 Tehtävä 1 Kilpa-auton voimansiirtoakseli välittää 400 kw voiman moottorilta takapyörille kierrosnopeudella 4000 rpm. Akseli on valmistettu hiilikuitu-epoksi komposiitista ja sen ulkohalkaisija on D 70 mm. Kuinka suuri leikkausjännitys τ akselissa vaikuttaa kun sen sisähalkaisija d 65 mm? Onko sisähalkaisijan mitoitus kohdillaan, jos ei niin mitä sille pitäisi tehdä? Materiaalin suurin sallittu leikkausjännitys on τ sall 86 MP a. Poikkipinnaltaan pyöreän sauvan väännössä leikkausjännitys saadaan kaavasta (1). Tässä nyt iso R merkitsee ulkosädettä. isäksi tiedetään, että sauvan resultanttivääntömomentti on seuraavaa muotoa τ GRθ (1) M v GθI p G M v θi p (2) Sijoittamalla yhtälöstä (2) saatu tulos yhtälöön (1) saadaan leikkausjännityksestä τ M v θi p Rθ M v I p r M v 2I p D () Tuntemattomia ovat siis sauvan vääntömomentti M v sekä polaarinen jäyhyysmomentti I p. Näistä vääntömomentti voidaan laskea jakamalla akseliin vaikuttava teho P sen kulmanopeudella ω 2πn, jossa n on pyörimisnopeus kierroksina sekunnissa. M v P ω Ontolle ympyräpokkipinnalle polaarinen jäyhyymomentti on muotoa P 954, 9 Nm (4) 2πn 1

I p π 2 (R4 r 4 ) π 2 (D4 16 d4 16 ) π D4 d 4 2 Nyt voidaan siis laskea akselin leikkausjännitys. 6, 047 10 7 m 4 (5) τ M v 2I p D 55, MP a (6) eikkausjännitys jää siis alle suurimman sallitus arvon, tällöin akselin sisähalkaisijaa voisi siis kasvattaa ja tällä tavalla keventää sitä. Tehtävä 2 Kuvan mukaisen ohutseinäisen sylinterimäisen paineastian pääty on valmistettu liimaamalla ympyränmuotoinen levy kiinni lieriöön. Määritä keskimääräinen leikkausjännitys liimapinnalla sekä paineastian seinien jännitystila, kun astian sisällä vallitseva ylipaine on 450 kpa. asketaan ensin päädyn liimapinnan leikkausjännitys. Tämä saadaan leikkausjännistyksen määritelmästä, eli jakamalla leikkausvoima liimapinnan pinta-alalla. τ A liima (7) Nyt tarvitsee siis määrittää liimapinnassa vaikuttava leikkausvoima. Se on sama kuin voima, jonka ylipaine aiheuttaa päätylevyyn. pa paaty pπr 2 (8) Kun tiedetään, että astiassa vallitseva paine p 450 kp a, astian säde r 150 mm ja liimapinnan paksuus t paaty 15 mm voidaan leikkausjännitys laskea. τ pπr2 pr 2t paaty 2, 25 MP a (9) Paineastian säteen suuntainen normaalijännitys σ r on nyt suoraan paineastiassa vaikutta ylipaine, sillä ylipaine vaikuttaa astian seinään suoraan säteen suuntaisesti (ulospäin eli positiivinen etumerkki). 2

σ r p 450 KP a (10) Kehän suuntainen normaalijännitys σ φ saadaan kertomalla ylipaine säteen r 150 mm ja seinämän paksuuden t 25 mm suhteella (kirja kaava 4.11). σ φ p r t 2, 7 MP a (11) opuksi astian pituussuuntainen normaalijännitys σ x saadaa kertomalla ylipaine säteen r ja kaksinkertaisen seinämän paksuuden suuhteella (kirjan kaava 4.18). Seinämän paksuus tulee kahteen kertaan, sillä paineen aiheuttama kuorma jakautuu aina poikkileikkauksessa kahdelle seinämälle σ x p r 2t 1, 5 MP a (12) Tähän kohtaan pätee käytettävälle säteelle sama kuin kehän suuntaiseen jännitykseen. Tehtävä Tarkastele kuvan mukaista sylinterimäistä ohutseinämäistä paineastiaa, jossa olevan kaasun ylipaine on p. Asennusvirheen johdosta säiliö on tukien välisellä matkalla vääntynyt kulman e[rad]. Määritä säiliön sylinterimäisen osan seinämäpaksuus t siten, että von Mises -jännitys σ vm ei ylitä materiaalin myötörajaa R e. Paine p aiheuttaa yhtälökokoelman kaavan (98) mukaiset jännityskomponentit Asennusvirheestä johtuva säiliön vääntymä on σ x pd 4t σ ϕ pd 2t (1) (14) θ e (15) joten säiliön seinämään aiheutuva leikkausjännitys on yhtälökokoelman kaavan (9) mukaan

τ xϕ Gθr GDe 2 missä G on säiliön materiaalin liukukerroin (materiaaliominaisuus, vrt. kimmokerroin). Säiliön seinämässä vaikuttaa tasojännitystila (σ x, σ ϕ, τ xϕ ) johtuen oletetusta ohutseinämäisyydestä, joten jännitystilaa kuvaava von Mises -jännitys on σ vm σx 2 σ x σ ϕ + σϕ 2 + τxϕ 2 (17) 1 pd 2 pd pd + 1 pd 2 GDe 2 + (18) 16 t 4t 2t 4 t 2 pd 2 + GDe 2 (19) 16 t 4 Seinämäpaksuus t voidaan määrittää ehdosta josta ratkeaa paksuudelle lauseke (16) pd 2 σ vm + GDe 2 < R e (20) 16 t 4 Sievennetään (21) Muutetaan järjestystä (22) 16 ( pd t 16 (pd)2 + 4 + 4 < R 2 e (21) t 2 < R 2 e t 2 (22) R 2 e t 2 4 t 2 > 16 (pd)2 (2) Otetaan t 2 yhteiseksi tekijäksi [ t 2 Re 2 ] GDe 2 4 > 16 (pd)2 (24) Ratkaistaan t yhtälöstä (24) t 2 > 1 16 (pd)2 Re 2 4 (25) 4

Saadaan siis t > [ (pd ] 4 4(R e (GDe pd 2 12(R e 9(GDe (26) 5