Harjoitus 6. 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.

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

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

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

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

POIKKIPINNAN GEOMETRISET SUUREET

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

PUHDAS, SUORA TAIVUTUS

Materiaalien mekaniikka

PALKIN KIMMOVIIVA M EI. Kaarevuudelle saatiin aiemmin. Matematiikassa esitetään kaarevuudelle v. 1 v

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

Laskuharjoitus 2 Ratkaisut

Tekijä Pitkä matematiikka

A-osio. Ilman laskinta. MAOL-taulukkokirja saa olla käytössä. Maksimissaan yksi tunti aikaa. Laske kaikki tehtävät:

7. Suora leikkaus TAVOITTEET 7. Suora leikkaus SISÄLTÖ

TAVOITTEET Määrittää taivutuksen normaalijännitykset Miten määritetään leikkaus- ja taivutusmomenttijakaumat

yleisessä muodossa x y ax by c 0. 6p

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

Matematiikan tukikurssi

Laskuharjoitus 1 Ratkaisut

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

2 Pistejoukko koordinaatistossa

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /

Tilavuus puolestaan voidaan esittää funktiona V : (0, ) (0, ) R,

BM20A5840 Usean muuttujan funktiot ja sarjat Harjoitus 1, Kevät 2018

Malliratkaisut Demot

Derivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.)

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.

Laudatur 4 MAA4 ratkaisut kertausharjoituksiin

Helsingin, Itä-Suomen, Jyväskylän, Oulun, Tampereen ja Turun yliopisto Matematiikan valintakoe klo 10-13

1 Ensimmäisen asteen polynomifunktio

MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 8: Newtonin iteraatio. Taso- ja avaruusintegraalit

Matematiikan tukikurssi

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

A = (a 2x) 2. f (x) = 12x 2 8ax + a 2 = 0 x = 8a ± 64a 2 48a x = a 6 tai x = a 2.

Ympyrän yhtälö

Matematiikan tukikurssi

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

Helsingin, Itä-Suomen, Jyväskylän, Oulun, Tampereen ja Turun yliopisto Matematiikan valintakoe klo Ratkaisut ja pisteytysohjeet

Matematiikan tukikurssi

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

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 3

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 6 Maanantai

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 2. viikolle /

3 TOISEN ASTEEN POLYNOMIFUNKTIO

KJR-C1001: Statiikka L5 Luento : Palkin normaali- ja leikkausvoima sekä taivutusmomentti

Matematiikan peruskurssi (MATY020) Harjoitus 7 to

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

Juuri 7 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty c) sin 50 = sin ( ) = sin 130 = 0,77

Matematiikan tukikurssi

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

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Muutoksen arviointi differentiaalin avulla

4 TOISEN ASTEEN YHTÄLÖ

x 4 e 2x dx Γ(r) = x r 1 e x dx (1)

Malliratkaisut Demo 1

a(t) = v (t) = 3 2 t a(t) = 3 2 t < t 1 2 < 69 t 1 2 < 46 t < 46 2 = 2116 a(t) = v (t) = 50

RASITUSKUVIOT (jatkuu)

PRELIMINÄÄRIKOE PITKÄ MATEMATIIKKA

KERTAUSHARJOITUKSIA. 1. Rationaalifunktio a) ( ) 2 ( ) Vastaus: a) = = 267. a) a b) a. Vastaus: a) a a a a 268.

a) Mikä on integraalifunktio ja miten derivaatta liittyy siihen? Anna esimerkki = 16 3 =

Matematiikan tukikurssi

Huippu 7 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

RATKAISUT a + b 2c = a + b 2 ab = ( a ) 2 2 ab + ( b ) 2 = ( a b ) 2 > 0, koska a b oletuksen perusteella. Väite on todistettu.

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Talousmatematiikan perusteet: Luento 17. Osittaisintegrointi Sijoitusmenettely

Matematiikan tukikurssi

B. 2 E. en tiedä C ovat luonnollisia lukuja?

Viikon aiheet. Funktion lineaarinen approksimointi

MAA7 7.1 Koe Jussi Tyni Valitse kuusi tehtävää! Tee vastauspaperiin pisteytysruudukko! Kaikkiin tehtäviin välivaiheet näkyviin!

x 7 3 4x x 7 4x 3 ( 7 4)x 3 : ( 7 4), 7 4 1,35 < ln x + 1 = ln ln u 2 3u 4 = 0 (u 4)(u + 1) = 0 ei ratkaisua

IV. TASAINEN SUPPENEMINEN. f(x) = lim. jokaista ε > 0 ja x A kohti n ε,x N s.e. n n

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

Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (CHEM) MS-A0207 Hakula/Vuojamo Kurssitentti, 12.2, 2018, arvosteluperusteet

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

Matematiikan tukikurssi

MAA02. A-osa. 1. Ratkaise. a) x 2 + 6x = 0 b) (x + 4)(x 4) = 9 a) 3x 6x

Matematiikan taito 9, RATKAISUT. , jolloin. . Vast. ]0,2] arvot.

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

Aksiaalisella tai suoralla leikkauksella kuormitettujen rakenneosien lujuusopillinen analyysi ja suunnittelu

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

MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 6: Ääriarvojen luokittelu. Lagrangen kertojat.

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

2 Raja-arvo ja jatkuvuus

Matematiikan tukikurssi

Laskuharjoitus 7 Ratkaisut

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 5 Maanantai

Helsingin, Jyväskylän, Oulun, Tampereen ja Turun yliopisto Matematiikan valintakoe klo 10 13

Kaikkiin tehtäviin ratkaisujen välivaiheet näkyviin! Lue tehtävänannot huolellisesti. Tee pisteytysruudukko B-osion konseptin yläreunaan!

VASTAA YHTEENSÄ KUUTEEN TEHTÄVÄÄN

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

w + x + y + z =4, wx + wy + wz + xy + xz + yz =2, wxy + wxz + wyz + xyz = 4, wxyz = 1.

Tekijä MAA2 Polynomifunktiot ja -yhtälöt = Vastaus a)

Transkriptio:

KJR-C001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/01 Kotitehtävät palautetaan viimeistään keskiviikkoisin ennen luentojen alkua eli klo 1:00 mennessä. Muistakaa vastaukset eri tehtäviin palautetaan eri lokeroon! Joka kierroksen arvostellut kotitehtäväpaperit palautetaan laskutuvassa vain kahden seuraavan viikon aikana. Harjoitus Tehtävä 1 Palkin resultanttitaivutusmomentin ja -normaalivoiman lausekkeiksi on määritetty M x = q 0 L 3 x3 1 L x ja N x x = 7q 0 L. Palkin pituus on L ja poikkileikkaus neliö, jonka sivun pituus on b. Määritä palkin normaalijännitysjakauma σ x x, y sekä itseisarvoltaan suurin palkkia rasittava normaalijännitys. Ratkaisu Puhtaan taivutuksen tapauksessa palkin materiaalipisteessä vallitseva normaalijännitys voidaan määrittää yhtälöstä Poikkipinta-ala ja jäyhyysmomentti tehtävän poikkileikkaukselle ovat σ x x, y = N xx Ax + M x I x y 1 A = b b = b Sijoittamalla tulokset yhtälöön 1 saadaan lauseke I = bh3 1 = b b3 1 = b 1 3 σ x x, y = 7q 0x 3 b L y q 0Lx b y b Selvitetään normaalijännityksen paikalliset ääriarvot derivoimalla yhtälöä x:n suhteen: Lasketaan derivaatan nollakohdat: σ x x, y x = 1q 0x b L y q 0L b y 5 1q 0 x b L y q 0L b y = 0, x = ±L Negatiivinen juuri täytyy hylätä, koska x [0, L] Normaalijännityksen suurin arvo sijaitsee siis joko derivaatan nollakohdassa 1 L tai jommassakummassa välin päätepisteistä x = 0 tai x = L. Lisäksi suurimman normaalijännityksen täytyy sijaita joko palkin yläpinnalla y = b/ tai alapinnalla y = b/. Lasketaan normaalijännityksen arvot kaikissa kuudessa valitussa pisteessä: 1

KJR-C001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/01 σ x 0, b = 7q 0 0 3 b b q 0L 0 L b b b = 7q 0L b σ x 0, b = 7q 0 0 3 b L b q 0L 0 b b b = 7q 0L b σ x L, b = 7q 0 L 3 b b q 0L L L b b b = q 0L 3b 3 b σ x L, b = 7q 0 L 3 b L b q 0L L b b b = q 0L 3b 3 b σ x L, b = 7q 0 L 3 b b q 0L L L b b b = 33q 0L b 3 b σ x L, b = 7q 0 L 3 b L b q 0L L b b b = 33q 0L b 3 b Itseisarvoltaan suurin normaalijännitys sijaitsee pisteessä x, y = L, b jossa σ x L, b = 33q 0L b 3 b Tehtävä Määritä oheisen kuvan mukaisen poikkileikkauksen leikkausjännityksen τ xy lauseke tasossa y = 0. Palkkia rasittavien jännitysresultanttien arvot ovat Q y x ja M x. Laske jäyhyysmomentti I ja staattinen momentti S integroimalla.

KJR-C001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/01 Ratkaisu Lasketaan jäyhyysmomentti I x : I x = I x = A h/ y da h/ y dy e/ b/ d + 1 c/ h/ e/ y dy e/ d + h/ c/ e/ y dy e/ d 3 h/ + h/ y dy b/ e/ d 7 8 Alla kuvassa on havainnollistettu integrointialueet, joihin viitataan numeroin. Luonnollisesti integroinnin voi suorittaa myös monella muulla tavalla. Kuvan ainoa tarkoitus on havainnollistaa malliratkaisun integrointirajoja, eikä sitä näin ollen vaadittu. Tämän jälkeen ratkaisu etenee mekaanisesti: I x = 1 h/ e/ 3 h/ y3 + 1 c/ e/ b/ 3 h/ y3 + 1 h/ e/ e/ 3 c/ y3 + 1 h/ b/ e/ 3 h/ y3 9 e/ [ {h I x = 1 } 3 3 [ {h + 1 3 { h } 3 ] [{e } ] 3 { c } [{ 3 e } I x = 3 } { e { b }] + 1 3 I x = bh3 1 ec3 1 }] + 1 3 [ {h [ ] bh 3 8 eh3 8 + eh3 8 ec3 8 [ {c } 3 { } ] h 3 [{ e } 3 { } ] h 3 [{ b } } { e } ] { }] e Samaan lopputulokseen päästään käyttämällä kirjan kappaleen. reikäsääntöä. Tällöin vähennetään alueen bh jäyhyysmomentista reiän ec jäyhyysmomentti. 3

KJR-C001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/01 Staattinen momentti tasossa y=0: Kurssikirja.: S x, y = yda A 1 10 S y = 0 = c/ 0 ydy be b+e d + }{{} S y = 0 = 1 c/ be 0 y 1 b+e + 1 S y = 0 = c 8 b e + h h/ c/ ydy b/ b/ d h/ c/ y b/ 8 c 8 11 1 b/ b 13 Alla kuvassa on havainnollistettu integrointialuetta. Pinta-ala on pinnan y = 0 alapuolella oleva poikkipintaala. Resultanttitaivutusmomentin arvo ei vaikuta leikkausjännityksiin. Leikkausjännityksen arvo saadaan kaavasta τ xy = S yq y x I by 1 Tasossa y = 0 leveys on. Sijoitukset kaavaan: τ xy = 3 h b c eq y x bh 3 ec 3 b e Tehtävä 3 Kuvan palkin kaksoissymmetristä poikkileikkausta rasittaa taivutusmomentti 30 knm. Reiät ovat identtiset, halkaisija d = 50mm. a Määritä poikkileikkauksen jäyhyysmomentti I ja I y. b Laske kohdan A-A normaalijännitys sekä suurin normaalijännitys. Missä suurin normaalijännitys sijaitsee?

KJR-C001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/01 Ratkaisu a. Kirjan kappaleen. reikäsääntöä soveltaessa tulee huomata, että käyttöön liittyy tiettyjä ehtoja: perusmuotojen ja reikien y-akselien tulee yhtyä [laskettaessa jäyhyysmomenttia I x] tai perusmuotojen ja reikien -akselien tulee yhtyä [laskettaessa jäyhyysmomenttia I y x]. Jäyhyysmomentti I : Keskimmäisen ympyrän tapauksessa voidaan soveltaa kirjan kappaleen. reikäsääntöä. Muiden ympyröiden tarkastelussa tulee ottaa huomioon Steinerin sääntö kirjan kappale.. I x = y da 15 A b I x = y da y da y da y da 1 A umpi A r1 A r A r3 I x = I umpi I r1 I r I r3 17 Kuvan perusteella voidaan todeta, että painopistekoordinaatit y ja y r1 yhtyvät, joten voidaan käyttää reikäsääntöä. Koska jäyhyysmomentin oletetaan säilyvän vakiona pituuden suhteen, merkitään I x = I. Ylimmän ja alimman reiän y-akselin koordinaatit eroavat painopistekoordinaatistosta. Tällöin tulee huomioida Steinerin sääntö I = I Σ eỹ A b 18 jonka avulla voidaan määrittää I r1 ja I r3 painopisteakselin suhteen: I r1 = πd + e 1A r1 19 I r = πd + e A r3 0 5

KJR-C001 Kiinteän aineen mekaniikan perusteet, IV/01 Nyt e = ±90 mm, h = 330 mm ja b = 90 mm. Sijoitetaan arvot kaavaan 17 I = bh3 πd 1 + e πd πd πd + e πd I = 90mm330mm3 1 3π50mm 90mm π50mm 371, cm Jäyhyysmomentti I y : Nyt reikien -akselit yhtyvät. Voidaan soveltaa suoraan reikäsääntöä. I y = bh3 1 3πd I y = 330mm90mm3 1 3π50mm 1913, 0cm b. Normaalijännitys [kirjan kpl 3, kaava 17] σ x x, y = N xx Ax + M x I x y 1 Tehtävän tapauksessa vaikuttaa ainoastaan taivutusmomentti N x x = 0. Kohdassa A-A y = 90mm σ AA = M x I x y = 30 10 Nmm 90mm 11, MP a 37988mm Suurin normaalijännityksen itseisarvo sijaitsee poikkileikkauksen ala- ja yläpinnalla. σ max = M x I x y = 30 10 Nmm 15mm 0, 9MP a 3 37988mm