Pismeni ispit iz OTPORNOSTI MATERIJALA I - grupa A

Psmen spt z OTPORNOSTI MATERIJALA I - grupa A 1. Kruta poluga ABC se oslanja pomoću dvje špke BD CE kao na slc desno. Špka BD, dužne 0.5 m, zrađena je od čelka (E AB 10 GPa) ma poprečn presjek od 500 mm. Špka CE, dužne 0.4 m, zrađena je od alumnja (E BC 7 GPa) ma poprečn presjek od 400 mm. Ako na polugu ABC u tačk A djeluje sla F 0 kn, odredt: a) sle koje vladaju u štapovma BD CE, b) zduženje štapova BD CE, F A B C c) pomjeranje tačke A, d) nagb krute poluge ABC usljed djelovanja sle F. Dodatn podac: dužna djela krute poluge AB je 400 mm,a dužna djela krute poluge BC je 00 mm D E (15+6+9+535%) 40 kn/m. Za gredu opterećenu kao na slc desno odredt dmenzje poprečnog presjeka grede ako je poprečn presjek pravougaonk s odnosom vsne šrne h : b 1 :. Dozvoljen napon na savjanje je σ doz 150 MPa, a dozvoljen tangencjaln napon je τ doz 100 MPa. 18 kn m A 1. m B.4 m 7 kn m C (30%) 3. Za cjev na slc desno u tačkama a b odredt: y a) tangencjalne napone, b) normalne napone. A 45 mm 45 mm 1500 N usljed djelovanja sle 100 N. Unutrašnj prečnk cjev je d 1 30 mm, a vanjsk d 5 mm. 100 N B a b 75 mm z 0 mm x (0%) 4. Za element napona na slc desno odredt: a) glavne normalne napone, 40 MPa 35 MPa 60 MPa b) maksmalne tangencjalne napone, c) uglove glavnh normalnh tangencjalnh napona. (15%) Vrjeme zrade - 135 mnuta MF-UNZE, 01-Sep-10

ISPIT 10.09.01 - GRUPA A - RJEŠENJA 1. ZADATAK Podac: L BD : 500mm A BD : 500mm F : 0kN E BD : 10GPa L CE : 400mm A CE : 400mm E CE : 7GPa L AB : 400mm L BC : 00mm a) Dat sstem je statčk određen može se rješt postavljanjem jednačna ravnoteže (utjecaj štapova BD CE na krutu gredu se zamjenjuje djelovanjem sla F BD F CE, respektvno, pr čemu se pretpostavlja da obje sle djeluju na gore) F F BD + F CE F 0 ( 1) M F BD L BC F ( L AB + L BC) 0 ( ) Sada se z zraza () lako dobja F BD, a uvrštavanjem u (1) F CE : ( ) F L AB + L BC F BD : L BC 60 kn F CE : F F BD 40 kn (pogrešno pretpostavljen smjer) b) S obzrom da se znaju dmenzje štapova sle u njma (suporotnog su djelovanja od onog pod a)), lako se dolaz do njhovh zduženja korštenjem relacje koja povezuje zduženje slu: δ BD : F BD L BD E BD A BD 0.86 mm (štap se skraćuje) F CE L CE δ CE : 0.556 mm (štap se zdužuje) E CE A CE

c) Ako se uzme da se tačka C pomjera u tačku C' prema gore za dužnu δ CE, tačka B pomjera u tačku B' prema dole za dužnu δ BD, tačka A se pomjera u tačku A', kao što je dato na skc dole. Na osnovu slčnost trouglova CC'M, BB'M AA'M, može se zračunat dužna MB, a onda AA' δ CE δ BD L MC L L MC + L MB L BC MB L BC pa je: L MB : δ CE 1 + δ BD 67.95 mm pomjeranje tačke A je sada: δ A L MB + L AB δ BD L MB L MB + L AB δ A : δ L BD 1.968 mm MB d) Nagb poluge, odnosno ugao rotranja poluge γ, se određuje na osnovu zraza: γ : atan δ A + δ CE L AB + L BC 0.41. ZADATAK Podac: L AB : 1.m M A : 18kN m q : 40 kn m σ doz : 150MPa L BC :.4m M C : 7kN m τ doz : 100MPa b a) h I bh 3 1 h 4 A bh h 6 Posmatrajmo raspodjelu transferzalnh sla momenata savjanja za gredu ABC.

Reakcje u osloncma A B (pretpostavlja se da sle F A F B djeluju prema gore). F 0 F A ql BC + F C 0 (1) L BC M 0 M A ql BC L AB + M C + F C ( L AB + L BC) 0 () M C M A Iz () sjed: F C : L BC + L BC q L AB + L AB + L BC 66.5 kn Iz (1) sljed: F A : ql BC F C 9.5 kn Djagram momenata savjanja sla 50 30 5 0 F, kn 0 5 50 M, knm 10 0 10 75 0 100 0 0.6 1. 1.8.4 3 3.6 30 0 0.6 1. 1.8.4 3 3.6 x, m x, m Maksmaln moment savjanja su spod kontnuranog opterećenja u osloncu C. Maksmalna vrjednost savjanja spod kontnuranog opterećenja nalaz se na mjestu gdje je transferzalna sla jednaka nul, a to se odbja na osnovu zraza (vd djagram transferzalnh sla) F A F A q x max L AB 0 tj. x max : q ( ) + L AB 1.938 m pa se dobja: M max : Mx max ( ) 8.78 kn m

Dmenzonsanje na osnovu najvećeg momenta savjanja σ max M max h I h M max h 4 6 3M max h 3 σ doz 3 3Mmax h : 8.698 mm σ doz b : h 165.395 mm Provjera tangencjalnog napona: Maksmalna transferzalna sla (po ntenztetu): F max : F C 66.5 kn A : bh 1.368 10 4 mm τ max : 3F max A 7.93 MPa τ max < τ doz l h : 3F max τ doz 31.583 mm pa dmenzja 8.7 mm zadovoljava. 3. ZADATAK Podac: F : 100N l 1 : 45mm l : 45mm l 3 : 75mm

d 1 : 30mm d : 5mm A : d 1 d π 4 ( ) T : F l 1 + l 108 N m 15.984 mm I : W o : 4 4 d 1 d π 64 4 4 d 1 d π 3 d 1.059 10 4 mm 4.745 10 3 mm 3 M : Fl 3 90 N m Sla F100 N u presjeku kojem prpadaju tačke a b uzrokuje napone usljed momenta uvjanja TF*(45mm+45mm), momenta savjanja MF*75mm sle smcanja F, pa su pojednačn napon jednak: Tačka a: a) uvjanje - tangencjaln napon (u pravcu x ose): τ u : T W o 39.347 MPa b) savjanje - normaln napon (u pravcu y ose) - poztvan: σ s : M d 1 I 65.578 MPa c) smcanje - tangencjaln napon - jednak nul Tačka b: a) uvjanje - tangencjaln napon (u pravcu negatvne z ose): τ u : T W o 39.347 MPa b) savjanje - normaln napon (u pravcu y ose) - jednak nul, jer se tačka nalaz na neutralnoj os. c) smcanje - tangencjaln napon - u pravcu negatvne z ose:

4 F τ s : 3 A d 1 d 1 d + + d 1 + d d 11.051 MPa 4. ZADATAK Podac: σ x : 60MPa σ y : 40MPa τ xy : 35MPa a) Glavn normaln napon σ x + σ y σ 1 : σ x + σ y σ : σ x σ y + + τ xy 13.599 MPa σ x σ y + τ xy 86.401 MPa b) Maksmaln tangencjaln napon σ x σ y τ max : + τ xy 36.401 MPa c) Uglov glavnh normalnh tg( θ p ) τ xy pa je θ σ x σ p 5.973 y 14.973 a uglov maksmalnh tangencjalnh napona su rotran za 45 stepen

θ s : π θ p + 4 97.973 187.973

Psmen spt z OTPORNOSTI MATERIJALA I - grupa B 1. Kruta poluga ABC se oslanja pomoću dvje špke BD CE kao na slc desno. Špka BD je zrađena od bronze (E BD 105 GPa) ma poprečn presjek od 40 mm. Špka CE je zrađena od alumnja (E CE 7 GPa) ma poprečn presjek od 300 mm. Ako na polugu ABC djeluje sla P 10 kn, odredt: a) sle koje vladaju u štapovma BD CE, b) zduženje štapova BD CE, c) pomjeranje tačke A, d) nagb krute poluge ABC usljed djelovanja sle P. (15+6+9+535%). Za gredu opterećenu kao na slc desno odredt dmenzje kvadratnog poprečnog presjeka grede. Dozvoljen napon na savjanje je σ doz 150 MPa, a dozvoljen tangencjaln napon je τ doz 100 MPa. A 9 kn/m 30 kn m C D m m m B (30%) y 3. Za do na slc desno u tačkama a b odredt: a) tangencjalne napone, A 45 mm 45 mm 1500 N b) normalne napone. 100 N usljed djelovanja sle 1500 N. B a b 75 mm z 0 mm x (0%) 30 MPa 4. Za element napona na slc desno odredt: a) glavne normalne napone, b) maksmaln tangencjaln napon, c) ugao glavnh normalnh tangencjalnh napona. 9 MPa 6 MPa (15%) Vrjeme zrade - 135 mnuta MF-UNZE, 01-Sep-10

ISPIT 10.09.01 - GRUPA B - RJEŠENJA 1. ZADATAK Podac: L BD : 5mm A BD : 40mm P: 10kN E BD : 105GPa L CE : 150mm A CE : 300mm E CE : 7GPa L AB : 15mm L BC : 5mm a) Dat sstem je statčk određen može se rješt postavljanjem jednačna ravnoteže (utjecaj štapova BD CE na krutu gredu se zamjenjuje djelovanjem sla F BD F CE, respektvno, pr čemu se pretpostavlja da obje sle djeluju na gore) F F BD + F CE P 0 ( 1) M F BD L BC P ( L AB + L BC) 0 ( ) Sada se z zraza () lako dobja F BD, a uvrštavanjem u (1) F CE : ( ) P L AB + L BC F BD : L BC 15.556 kn F CE : P F BD 5.556 kn (pogrešno pretpostavljen smjer) b) S obzrom da se znaju dmenzje štapova sle u njma (smjer m je suprotan onom pod a)), lako se dolaz do njhovh zduženja korštenjem relacje koja povezuje zduženje slu: δ BD : F BD L BD E BD A BD 0.139 mm (štap se zdužuje) F CE L CE δ CE : 0.039 mm (štap se zdužuje) E CE A CE

c) Ako se uzme da se tačka C pomjera u tačku C' prema gore za dužnu δ CE, tačka B pomjera u tačku B' prema dole za dužnu δ BD, tačka A se pomjera u tačku A', kao što je dato na skc dole. Na osnovu slčnost trouglova CC'M, BB'M AA'M, može se zračunat dužna MB, a onda AA' δ CE δ BD L MC L L MC + L MB L BC MB L BC pa je: L MB : δ CE 1 + δ BD 176.087 mm pomjeranje tačke A je sada: δ A L MB + L AB δ BD L MB L MB + L AB δ A : δ L BD MB d) Nagb poluge, odnosno ugao rotranja poluge γ, se određuje na osnovu zraza: 0.37 mm γ : atan δ A + δ CE L AB + L BC 0.045. ZADATAK Podac: L AC : m M D : 30kN m q : 9 kn m σ doz : 150MPa L CD : m τ doz : 100MPa L DB : m b 4 I W b3 1 6 A b a)

Posmatrajmo raspodjelu transferzalnh sla momenata savjanja za gredu ABC. Reakcje u osloncma A B (pretpostavlja se da sle F A F B djeluju prema gore). F 0 F A ql AC + F B 0 (1) L AC M 0 ql AC M D F B ( L AC + L CD + L DB) 0 () Iz () sjed: ql AC M D F B : kn (pogrešno pretpostavljen smjer) L AC + L DB + L CD Iz (1) sljed: F A : ql AC F B 0 kn Djagram momenata savjanja sla 30 10 F, kn 5 0 15 10 5 M, knm 0 10 0 0 0 1 3 4 5 6 30 0 1 3 4 5 6 x, m x, m Maksmaln moment savjanja tačk djelovanja momenta M D znos: ( ) 6 kn m M max : ML AC + L CD Dmenzonsanje na osnovu najvećeg momenta savjanja

σ max M max b I M max b b 4 1 6M max b 3 σ doz b : 3 6Mmax σ doz 101.316 mm Provjera tangencjalnog napona: Maksmalna transferzalna sla (po ntenztetu): F max : F A 0 kn A : b 1.06 10 4 mm τ max : 3F max A.93 MPa τ max < τ doz l b : 3F max τ doz 17.31 mm pa dmenzja 65.64 mm zadovoljava. 3. ZADATAK Podac: F : 1500N l 1 : 45mm d 1 : 30mm d : 5mm I : 4 4 d 1 d π 64.059 10 4 mm 4

A : d 1 d π 4 15.984 mm W o : 4 4 d 1 d π 3 d 1.745 10 3 mm 3 M : Fl 1 67.5 N m Sla F100 N u presjeku kojem prpadaju tačke a b uzrokuje napone usljed momenta savjanja MF*45mm sle prtska F, pa su pojednačn normaln napon jednak: Tačka a: a) savjanje - normaln napon (u pravcu y ose) - jednak nul, jer se tačka nalaz na neutralnoj os b) prtsak - normaln napon: σ p : F A 6.945 MPa Tačka b: a) savjanje - normaln napon (u pravcu y ose) - negatvan: σ s : M d 1 I 49.184 MPa b) prtsak - normaln napon: σ p : F A 6.945 MPa 4. ZADATAK Podac: σ x : 6MPa σ y : 30MPa

τ xy : 9MPa a) Glavn normaln napon σ x + σ y σ 1 : σ x σ y + + τ xy 33 MPa σ x + σ y σ : σ x σ y + τ xy 3 MPa b) Maksmaln tangencjaln napon σ x σ y τ max : + τ xy 15 MPa c) Uglov glavnh normalnh tg( θ p ) τ xy pa je θ σ x σ p 18.435 y 108.435 a uglov maksmalnh tangencjalnh napona su rotran za 45 stepen π θ s : θ p + 4 63.435 153.435