10 Tøyninger og kinematisk kompatibilitet

Like dokumenter
Eksamensoppgave i TKT 4124 Mekanikk 3

11 Elastisk materiallov

9 Spenninger og likevekt

3 Tøyningsenergi. TKT4124 Mekanikk 3, høst Tøyningsenergi

EKSAMEN I EMNE TKT4124 MEKANIKK 3

7 Rayleigh-Ritz metode

13 Klassisk tynnplateteori

6 Prinsippet om stasjonær potensiell energi

8 Kontinuumsmekanikk og elastisitetsteori

EKSAMEN I EMNE TKT 4100 FASTHETSLÆRE

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I EMNE TKT4116 MEKANIKK 1 Onsdag 23. mai 2007 Kl

1 Virtuelt arbeid for stive legemer

Eksamensoppgave i TKT4124 Mekanikk 3

Kap. 16: Kontinuerlige systemer

Forelesningsnotater SIF8039/ Grafisk databehandling

EKSAMEN I EMNE TKT4116 MEKANIKK 1

Løsningsforslag til test nr. 1 Mekanikk våren 2011

MA-132 Geometri Torsdag 4. desember 2008 kl Tillatte hjelpemidler: Alle trykte og skrevne hjelpemidler. Kalkulator.

EKSAMEN I EMNE TKT4116 MEKANIKK 1

Elastisitetens betydning for skader på skinner og hjul.ca.

2 = 4 x = x = 3000 x 5 = = 3125 x = = 5

EKSAMEN I EMNE TKT4116 MEKANIKK 1

MEK2500 Faststoffmekanikk Forelesning 1: Generell innledning; statisk bestemte kraftsystemer

Institutt for matematiske fag EKSAMEN i MA-132 Geometri Torsdag 4. desember 2008 kl Oppgave 1

FASIT OG TIPS til Rinvold: Visuelle perspektiv. Lineær algebra. Caspar forlag, 1.utgave 2003 og 2.opplag 2004.

Spenninger i bjelker

Statikk. Kraftmoment. F = 0, forblir ikke stolsetet i ro. Det begynner å rotere. Stive legemer

KORT INTRODUKSJON TIL TENSORER

Oppgavehefte i MEK Faststoffmekanikk

HØGSKOLEN I BERGEN Avdeling for Ingeniørutdanning

Sammendrag R januar 2011

Kapittel 1:Introduksjon - Statikk

(samme dreiemoment fra sider som støter opp til en kant). Formen må være en generalisering av definisjonsligningen

EKSAMEN Styring av romfartøy Fagkode: STE 6122

5.5.1 Bruk matriseregning til å vise at en rotasjon er produktet av to speilinger. Løsningsforslag + + = =

Geometri R2, Prøve 2 løsning

Prøving av materialenes mekaniske egenskaper del 1: Strekkforsøket

Løsningsforslag til øving 3

SAMMENDRAG AV FORELESNING I TERMODYNAMIKK ONSDAG

MEK2500. Faststoffmekanikk 1. forelesning

Sykloide (et punkt på felgen ved rulling)

Elektrisk potensial/potensiell energi

STREAMFLOW ROUTING. Estimere nedstrøms hydrogram, gitt oppstrøms. Skiller mellom. hydrologisk routing hydraulisk routing

14 Plateberegninger. Litteratur: Cook & Young, Advanced Mechanics of Materials, kap Larsen, Dimensjonering av stålkonstruksjoner, kap. 9.

x=1 V = x=0 1 x x 4 dx 2 x5

Sammendrag R1. Sandnes VGS 19. august 2009

EKSAMEN I EMNE TKT4124 MEKANIKK 3

Eksamen i MA-104 Geometri 27. mai 2005

Oppgavesett. Kapittel Oppgavesett 1

EKSAMEN I EMNE TKT4116 MEKANIKK 1

Beregning av konstruksjon med G-PROG Ramme

EKSAMEN I EMNE TKT4116 MEKANIKK 1

Løsningsforslag til ukeoppgave 10

Bestemmelse av skjærmodulen til stål

E, B. q m. TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. ving 12.

Introduksjon til kjeglesnitt. Forfatter: Eduard Ortega

1 Geometri R2 Oppgaver

Oppgaver MAT2500 høst 2011

EKSAMEN I EMNE TKT4122 MEKANIKK 2

Foreta omskrivninger av den stedsderiverte av et produkt som forekommer i den vanlige formen:

Løsning IM

Resultanten til krefter

Løsningsforslag til øving 4

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesningsnotater SIF8039/ Grafisk databehandling

Løsning IM

Fagnr: FIOIA I - Dato: Antall oppgaver: 2 : Antall vedlegg:

Arbeidsoppgaver i vektorregning

TDT4195 Bildeteknikk

Kurs. Kapittel 2. Bokmål

FYS-MEK 1110 Løsningsforslag Eksamen Vår 2014

Ekstra formler som ikke finnes i Haugan

MEK2500. Faststoffmekanikk 6. forelesning

Fasit til eksamen i MEK1100 høst 2006

Kurshefte GeoGebra. Barnetrinnet

1. En tynn stav med lengde L har uniform ladning λ per lengdeenhet. Hvor mye ladning dq er det på en liten lengde dx av staven?

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Løsningsforslag til øving 9. E dl = 0. q i q j 4πε 0 r ij. U = i<j

Innlevering i FORK Matematikk forkurs OsloMet Obligatorisk innlevering 3 Innleveringsfrist Onsdag 14.november 2018 kl. 10:30 Antall oppgaver: 13

Manual til. GeoGebra. Ungdomstrinnet. Ressurs til. Grunntall Bjørn Bakke og Inger Nygjelten Bakke ELEKTRONISK UNDERVISNINGSFORLAG AS

. Følgelig er csc 1 ( 2) = π 4. sin θ = 3

Notat om trigonometriske funksjoner

Oppfinnelsens tekniske område

Likevekt STATISK LIKEVEKT. Når et legeme er i ro, sier vi at det er i statisk likevekt.

Repetisjon

EKSAMENSOPPGA VE. Fagnr: FO 44JA Dato: Antall oppgaver:

Eksempeloppgåve/ Eksempeloppgave Desember 2007

Sammendrag kapittel 9 - Geometri

EKSAMEN I EMNE TKT4122 MEKANIKK 2

R1 Eksamen høsten 2009 Løsning

Arbeid = kraft vei hvor kraft = masse akselerasjon. Hvis kraften F er konstant og virker i samme retning som forflytningen (θ = 0) får vi:

EKSAMEN. MEKANIKK Fagkode: ILI

Massegeometri. Vi skal her se på noen begreper og utregninger som vi får stor bruk for videre i mekanikken.

Kapittel 20 GEOMETRI. Hvilke figurer har vi her? Kunne bonden brukt en oppdeling med færre figurer?

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

b, og de er dermed like lange. 3) Ettersom trekantene er kongruente, er alle rettvinklet, og vinklene mellom sidekantene i det ytre området er 90.

Øving 3. Oppgave 1 (oppvarming med noen enkle oppgaver fra tidligere midtsemesterprøver)

For å finne amplituden kan vi f.eks. ta utgangspunkt i AB=-30 og siden vi nå kjenner B finner vi A :

Kap. 6 Ortogonalitet og minste kvadrater

Oppsummert: Kap 1: Størrelser og enheter

Transkript:

10 Tøninger og kinematisk kompatibilitet Innhold: Deformasjon kontra stivlegemebevegelse Normaltøning Skjærtøning Kinematikkligningene Plan tøningstilstand Kompatibilitetsbetingelsen Litteratur: Cook & Young, Advanced Mechanics of Materials, kap. 7.2 TKT4124 Mekanikk 3, høst 2016 10-1 Tøninger og kinematisk kompatibilitet

Deformasjon og stivlegemebevegelse Når et legeme belastes, vil det bevege (forfltte) seg. Den totale bevegelsen av et legeme består av to hovedkomponenter: Deformasjon (materialet tøes) Stivlegemebevegelse (forskvning uten tøning) Hvis et legeme består av både stive og mer fleksible komponenter, vil de stive delene ofte få svært lite lokal deformasjon. De har en tilnærmet ren stivlegemebevegelse. Komponentene med lavere stivhet blir deformert i tillegg til at de også kan ha en stivlegemebevegelse. F Kun stivlegemebevegelse Det er to bidrag til stivlegemebevegelse i et legeme: Translasjon (identisk forskvningsvektor i alle punkt) Rotasjon (dreining om et gitt punkt) Total stivlegemebevegelse er summen av disse bidragene. Det er to bidrag til lokal deformasjon i et legeme: Endring av avstand mellom to punkter i materialet Endring av vinkel mellom to krssende linjer Total deformasjon er summen av disse bidragene. Et punkt i et legeme identifiseres ved koordinatene,, før deformasjon koordinatene u, v, w etter deformasjon TKT4124 Mekanikk 3, høst 2016 10-2 Tøninger og kinematisk kompatibilitet

Deformasjon u u du d A d Forskvningsvektoren u i et punkt A med koordinater T,, er definert som u u u,, v v,, w w,, Forskvningsvektoren er u d koordinater u u u i et nabopunkt med d d, d, d. Kjederegelen: u u u d d d u du u,, v v v d v dv v,, d d d w dw w,, w w w d d d T TKT4124 Mekanikk 3, høst 2016 10-3 Tøninger og kinematisk kompatibilitet

Normaltøninger A d u du, v dv, w dw T u, v, w T A T T,, d,, Linjestkket A er parallell med -aksen. Lengden av linjestkket er A d, dvs. et infinitesimalt linjestkke. Etter deformasjon har linjestkket flttet seg til A. Lengden A av det deformerte, infinitesimale linjestkket er 2 2 2 A d u du u v dv v w dw w eller enklere: A d du dv dw 2 2 2 2 Siden linjestkket A er parallell med -aksen, er d d 0. u v w du d, dv d, dw d TKT4124 Mekanikk 3, høst 2016 10-4 Tøninger og kinematisk kompatibilitet

Normaltøninger (forts.) Lengden av det deformerte linjestkket blir: 2 2 2 u v w A d 1 I ingeniøranvendelser forutsettes vanligvis små forskvningsgradienter, dvs.: u v w 1, 1, 1 Konsekvens: A d1 u Normaltøning er definert som endring i lengde dividert med opprinnelig lengde: A A u A En tilsvarende betraktning gir normaltøninger og i hhv - og -retning. Sammenhengen mellom forskvningskomponentene u og normaltøningene er dermed: u v w,, TKT4124 Mekanikk 3, høst 2016 10-5 Tøninger og kinematisk kompatibilitet

Skjærtøninger du d C A (,) d 2 A ( u, v) C 1 dv De to ortogonale linjestkkene A og AC er parallelle med koordinataksene (hhv. og ) før deformasjon. Etter deformasjon har punktene A, og C flttet seg til hhv. A, og C, og vinkelen mellom linjestkkene er endret. Siden vi nå skal se på endring av vinkler og dessuten forutsetter små forskvningsgradienter (se side 10-5), kan det antas at lengden av linjestkkene A og AC ikke endres. A A, AC AC Siden det er antatt små deformasjoner, er vinklene 1 og 2, se figuren ovenfor, gitt ved: dv dv du du sin, sin A d AC d 1 1 2 2 TKT4124 Mekanikk 3, høst 2016 10-6 Tøninger og kinematisk kompatibilitet

Skjærtøninger (forts.) Differensialene dv og du er i utgangspunktet funksjoner av både og (og ), se nederst side 10-3. Men siden linjestkkene A og AC er parallelle med hver sin koordinatakse, v u er dv d langs A og du d langs AC. Vinklene 1 er 2 dermed gitt som: v, 1 2 u Skjærtøning er definert som vinkelendring i forhold til en opprinnelig 90 vinkel: u 1 2 v En tilsvarende betraktning gir normaltøninger og i hhv - og -planet. Sammenhengen mellom forskvningskomponentene u og skjærtøningene er dermed: u v v w w u,, TKT4124 Mekanikk 3, høst 2016 10-7 Tøninger og kinematisk kompatibilitet

TKT4124 Mekanikk 3, høst 2016 10-8 Tøninger og kinematisk kompatibilitet Kinematikkligningene på operatorform Forskvnings-tøningsligningene på sidene 10-5 og 10-7 kalles ofte for kinematikkligningene. De uttrkker kravet til kinematisk kompatibilitet mellom tøning og forskvning. På tilsvarende måte som for likevektsligningene, se side 9-21, kan kinematikkligningene uttrkkes på operatorform. Tøningsvektoren ε defineres som: ε Kinematisk kompatibilitet på operatorform: ε u Differensialoperatormatrisen er 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Plan tøningstilstand I en plan tøningstilstand er alle tøningskomponentene i ett av de tre ortogonale snittplanene lik null. Hvis -planet er et slikt snittplan, vil kun disse tre komponentene være ulik null:,, Kinematikkligningene blir nå: hvor ε u 0 u,, 0 v u ε Merk: Plan tøning i -planet krever at ingenting verken last, geometri, forskvning eller randbetingelser avhenger av -koordinaten. Plan tøningstilstand opptrer tpisk når lange prismatiske eller slinderformede legemer er påkjent av en belastning som står normalt på lengdeaksen, og som ikke varierer langs denne aksen. TKT4124 Mekanikk 3, høst 2016 10-9 Tøninger og kinematisk kompatibilitet

Kompatibilitetsbetingelsen Kinematikkligningene uttrkker at det er en sammenheng ε i materialet og de tre deforma- mellom tøningstilstanden sjonene u : ε u. Hvis forskvningsfeltet u =,, mulig å finne tøningene: u er kjent, er det dermed Generelt 3D tilfelle: 3 forskvningskomponenter gir 6 tøningskomponenter Plan tøning (2D): 2 forskvningskomponenter gir 3 tøningskomponenter Siden det er flere tøningskomponenter enn forskvningskomponenter, kan ikke tøningene være fullstendig uavhengige av hverandre. Tøningene må være underlagt visse betingelser som sikrer eksistens av kontinuerlige og entdig bestemte forskvningsfelt. I plan tøning er kompatibilitetsbetingelsen: 2 2 2 2 2 TKT4124 Mekanikk 3, høst 2016 10-10 Tøninger og kinematisk kompatibilitet

Eksempel 10.1: Tøninger 12.5 mm C 12.5 mm 12.5 mm O A 25 mm Et kvadratisk tverrsnitt OAC har sidekanter med lengde 1 m før deformasjon. Etter deformasjon forflttes punktene A, og C som vist i figuren. Anta plan tøning. a. Finn et uttrkk for forskvningstilstanden u og v b. estem tøningsfeltet c. Vis at kompatibilitetsbetingelsen er tilfredsstilt TKT4124 Mekanikk 3, høst 2016 10-11 Tøninger og kinematisk kompatibilitet