caracteristici geometrice

13

Click here to load reader

Upload: tudor-ioan-buza

Post on 05-Jul-2015

378 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Caracteristici geometrice

1

CARACTERISTICI GEOMETRICE ALE SECŢIUNILOR Problema 1

y1=y0

z1=z0z2

y2

G1=G0

G2

z02=67,5

y02=155

1. Determinarea poziţiei centrului de greutate ( )

cm63.11305.1151

305.15.15

AA

Ay

A

Ayy

21

202

i

ii0

G=

⋅+⋅⋅⋅=

+⋅

=⋅

=∑

( )cm06.5

305.1151

305.1)75.6(

AA

Az

A

Azz

21

202

i

ii0

G−=

⋅+⋅⋅⋅−=

+⋅

=⋅

=∑

Calculul ariilor secţiunilor componente

∑ =

=⋅=

=⋅=

2

22

21

60

453051

15151

cmA

cm.A

cmA

i

Page 2: Caracteristici geometrice

2

y1

z1z2

y2

G1

G2

a1=50.6

a2=16.9

b1=116.3

b2=38.7

G y

z 3. Calculul momentelor de inerţie principale

( )

( )

( )

( )

( )4

22

2yz

2

zy

zy

2

4

22

2yz

2

zy

zy

1

2yz

2

zy

zy

2,1

cm625.55104.2889665.3440

)031.1177(4266.802064.60792

1

2

266.802064.6079

I4II2

1

2

III

cm704.632904.2889665.3440

)031.1177(4266.802064.60792

1

2

266.802064.6079

I4II2

1

2

III

I4II2

1

2

III

=−=

=−⋅+−−+=

=+−−+

=

=+=

=−⋅+−++=

=+−++

=

+−±+

=

4. Determinarea poziţiei axelor de inerţie principale

°=α⇒=−

−⋅−=−

−=α 24245.0266.802064.6079

)031.1177(2

II

I22tg

zy

yz

dar 0Iyz

<

°=α⇒ 12

2. Calculul momentelor de inerţie în raport cu axele centrale

( )

( )

( )4

iiiizyyz

4

23

23

2222z1

211zi

2iizz

4

23

23

2222y1

211yi

2iiyy

cm031.1177

305.1)87.3()69.1(151)63.11()06.5(

AbaII

cm266.802

305.1)69.1(12

305.1151)06.5(

12

151

AaIAaIAaII

cm064.6079

305.1)87.3(12

305.1151)63.11(

12

115

AbIAbIAbII

−=

=⋅⋅⋅−+⋅⋅−⋅=

=⋅⋅+==

=⋅⋅−+⋅+⋅⋅+⋅=

=⋅++⋅+=⋅+==

=⋅⋅+⋅+⋅⋅−+⋅=

=⋅++⋅+=⋅+=

y1

z1z2

y2

G1

G2

G y

z

a

1

2

Page 3: Caracteristici geometrice

3

Problema 2

15x300

10x150

12x200

y1

G1

G2=G0

G3

y2=y0

y3

z2=zo

z1 z3

y01=145

y03=144

z01=82,5z03=107,5

1. Determinarea poziţiei centrului de greutate ( )

cm53.184

244.14155.14

AAA

AyAy

A

Ayy

321

303101

i

ii0

G

=⋅+⋅−=

=++

⋅+⋅=

⋅=∑∑

( )

cm55.484

2475.101525.8

AAA

AzAz

A

Azz

321

303101

i

ii0

G

=⋅+⋅=++

⋅+⋅=

=⋅

=∑∑

Calculul ariilor secţiunilor componente

∑ =

=⋅=

=⋅=

=⋅=

2

i

2

3

2

2

2

1

cm84A

cm24202.1A

cm45305.1A

cm15151A

Page 4: Caracteristici geometrice

4

y1

G1

G2

G3

y2

y3

z2

z1 z3

y

z

G

a1=37

a2=45.5a3=62

b1=160.3

b3=128.7

b2=15.3

3. Calculul momentelor de inerţie principale

( )

( )

( )

( )

( )4

22

222

4

22

221

2221

063134414587477721

651338472333322121092

1

2

7233332212109

42

1

2

88112308414587477721

651338472333322121092

1

2

7233332212109

42

1

2

42

1

2

cm...

).(....

IIIII

I

cm...

).(....

IIIII

I

IIIII

I

yzzy

zy

yzzy

zy

yzzy

zy

,

=−=

=⋅+−−+=

=+−−+

=

=+=

=⋅+−++=

=+−++

=

+−±+

=

4. Determinarea poziţiei axelor de inerţie principale

°−=⇒−=−

⋅−=−

−= 1723107233332212109

651338222 αα .

..

.

II

Itg

zy

yz

dar 0Iyz

>

°−=⇒ 9πα

2. Calculul momentelor de inerţie în raport cu axele centrale ( )

( )

4

423

23

23

32332

2221

211

2

423

23

23

32332

2221

211

2

6513382421871273

3051531554151031673

72333324212612

2120

305155412

305115173

12

115

22121092421871212

2120

305153112

30511510316

12

115

cm.,),(),(

.),(),(),(),(

AbaII

cm..),(.

.),(.

),(

AaIAaIAaIAaII

cm..).(.

.).(.

).(

AbIAbIAbIAbII

iiii

zyyz

zzziiizz

yyyiiiyy

=⋅⋅⋅+

+⋅⋅−⋅−+⋅⋅−⋅=

=

⋅⋅+=

=⋅⋅+⋅+

+⋅⋅−+⋅+⋅⋅+⋅=

=⋅++⋅++⋅+=⋅+=

=⋅⋅+⋅+

+⋅⋅+⋅+⋅⋅−+⋅=

=⋅++⋅++⋅+=⋅+=

1

2

Gy

z

Page 5: Caracteristici geometrice

5

Problema 3

15x300

12x200

10x100

Rezolvare

z1=z2=z3=z

y3

y2

y1=y0

y02=155

y03=311

1. Determinarea poziţiei centrului de greutate ( )

cm19.1784

241.31455.15

AAA

AyAy

A

Ayy

321

303101

i

ii0

G

=⋅+⋅=

=++

⋅+⋅=

⋅=∑∑

Calculul ariilor secţiunilor componente

∑ =

=⋅=

=⋅=

=⋅=

2

i

2

3

2

2

2

1

cm84A

cm24202.1A

cm45305.1A

cm15151A

Page 6: Caracteristici geometrice

6

z1=z2=z3=z

y3

y2

y1=y0

yG

b1=171.9

b3=139.1

b2=16.9

3. Calculul momentelor de inerţie principale

( )

( )

( )

( )

( )

z4

2

2yz

2

zy

zy

2

y4

2

2yz

2

zy

zy

1

2yz

2

zy

zy

2,1

Icm69.1089

069.1089125832

1

2

69.108981.12583

I4II2

1

2

III

Icm81.12583

069.1089125832

1

2

69.108981.12583

I4II2

1

2

III

I4II2

1

2

III

==

=+−−+=

=+−−+

=

==

=+−++=

=+−++

=

+−±+

=

4. Determinarea poziţiei axelor de inerţie principale

2z

1y

0069.108981.12583

02

II

I22tg

zy

yz

≡⇒≡⇒

=α⇒=−⋅−=

−−=α

2. Calculul momentelor de inerţie în raport cu axele centrale ( )

( )

0I

cm69.108912

2.120

12

305.1

12

115

AaIAaIAaIAaII

cm81.1258324)91.13(12

2.120

45)69.1(12

305.115)19.17(

12

115

AbIAbIAbIAbII

yz

4333

3233z2

222z1

211zi

2iizz

423

23

23

3233y2

222y1

211yi

2iiyy

=

=⋅+⋅+⋅=

=⋅++⋅++⋅+=⋅+=

=⋅+⋅+

+⋅−+⋅+⋅−+⋅=

=⋅++⋅++⋅+=⋅+=

(secţiunea are o axă de simetrie)

z=2

y=1G

Page 7: Caracteristici geometrice

7

Problema 4

8x400

10x200

10x200

Rezolvare

y1

y3

y2=y0

z1 z2=z0 z3

y03=205

y01=205

z01=96 z03=96

y1

y2=y0

1. Determinarea poziţiei centrului de greutate

( )

( )

2

2

321

303101

i

ii0

G

321

303101

i

ii0

G

zz

yy

cm072

206.9206.9

AAA

AzAz

A

Azz

cm072

205.20205.20

AAA

AyAy

A

Ayy

≡⇒≡⇒

=⋅+⋅−=

=++

⋅+⋅=

⋅=

=⋅+⋅−=

=++

⋅+⋅=

⋅=

∑∑

∑∑

Calculul ariilor secţiunilor componente

∑ =

=⋅=

=⋅==

2

i

2

2

2

31

cm72A

cm32408.0A

cm20201AA

Page 8: Caracteristici geometrice

8

y1

y3

y

z1 z z3

b3=205

b1=205

a1=96 a3=96

G

3. Calculul momentelor de inerţie principale

( )

( )

( )

( )

( )4

22

2yz

2

zy

zy

2

4

22

2yz

2

zy

zy

1

2yz

2

zy

zy

2,1

cm27.180645.1124472.13050

7872444.5021210802

1

2

44.502121080

I4II2

1

2

III

cm17.2429545.1124472.13050

7872444.5021210802

1

2

44.502121080

I4II2

1

2

III

I4II2

1

2

III

=−=

=⋅+−−+=

=+−−+

=

=+=

=⋅+−++=

=+−++

=

+−±+

=

4. Determinarea poziţiei axelor de inerţie principale

°−=α⇒>°−=α

⇒−=−

⋅−=−

−=α

220Idar

442

98.044.502121080

78722

II

I22tg

yz

zy

yz

2. Calculul momentelor de inerţie în raport cu axele centrale

( )

( )

( )4

43

23

32332

22

21211

2

4

32

3

32332

22

21211

2

787220520692052069

44502112

40802069

12

1202

21080320

12

408020520

12

1202

cm..).().(

AbaII

cm..

).(

AaIAa

IAaIAaII

cm

.).(

AbIAb

IAbIAbII

iiiiyzyz

z

zziiizz

y

yyiiiyy

=⋅⋅+⋅−⋅−=

=⋅⋅+=

=⋅+⋅+⋅+

=⋅++⋅+

++⋅+=⋅+=

=⋅+

+⋅+⋅+⋅=

=⋅++⋅

++⋅+=⋅+=

1

2

Gy

z

Page 9: Caracteristici geometrice

9

Problema 5

U30

L130

y1

y2=y0

z2=zo

z1

z01=63,4

y01=113.6

1. Determinarea poziţiei centrului de greutate

( )

( )

cm2.48.88

8.5834.6

AA

Az

A

Azz

cm52.78.88

8.5836.11

AA

Ay

A

Ayy

21

101

i

ii0

G

21

101

i

ii0

G

=⋅=

=+⋅

=⋅

=

−=⋅−=

=+⋅

=⋅

=

∑∑

∑∑

Calculul ariilor secţiunilor componente

∑ =+= 2

icm8.88308.58A

Caracteristici U30: A1 = 58,8 cm2 ey = 2,7 cm Iy = 8030 cm4 Iz = 495 cm4 Caracteristici L130x130x12: A2 = 30 cm2 ey = ez = 3,64 cm Iy = Iz = 472 cm4

Page 10: Caracteristici geometrice

10

G

y1

y2

z2 z1

z

y

b1=38.4

b2=75.2

a1=21.4a2=42

3. Calculul momentelor de inerţie principale

( )

( )

( )

( )

( )4

22

2yz

2

zy

zy

2

4

22

2yz

2

zy

zy

1

2yz

2

zy

zy

2,1

cm36.155016.486552.6415

)72.1430(448.176555.110652

1

2

48.176555.11065

I4II2

1

2

III

cm68.1128016.486552.6415

)72.1430(448.176555.110652

1

2

48.176555.11065

I4II2

1

2

III

I4II2

1

2

III

=−=

=−⋅+−−+=

=+−−+

=

=+=

=−⋅+−++=

=+−++

=

+−±+

=

4. Determinarea poziţiei axelor de inerţie principale

°=α⇒<°=α

⇒=−

−⋅−=−

−=α

90Idar

182

31.048.176555.11065

)72.1430(2

II

I22tg

yz

zy

yz

2. Calculul momentelor de inerţie în raport cu axele centrale

( )

( )

( )4

iiii

zyyz

4

22

2222z1

211zi

2iizz

4

22

2222y1

211yi

2iiyy

cm72.1430

30)52.7()2,4(8.58)84.3()14.2(

AbaII

cm48.1765

30)2.4(4728.58)14.2(495

AaIAaIAaII

cm55.11065

30)52.7(4728.58)84.3(8030

AbIAbIAbII

−=

=⋅⋅−+⋅−⋅=

=⋅⋅+==

⋅−++⋅+=

=⋅++⋅+=⋅+=

==⋅++⋅−+=

=⋅++⋅+=⋅+=

G

2

1

z

y

Page 11: Caracteristici geometrice

11

Problema 6

U20

I200

z1=zo z2

y1=y0

y2G2

G1

1. Determinarea poziţiei centrului de greutate

( )

( )

cm..

..

AA

Az

A

Azz

cm..

..

AA

Ay

A

Ayy

i

ii

G

i

ii

G

82665

43355

116665

4330112

21

2020

21

2020

=⋅=

=+⋅=

⋅=

=⋅=

=+⋅=

⋅=

∑∑

∑∑

Calculul ariilor secţiunilor componente

∑ =+= 2665433232 cm...Ai

Caracteristici U20: A1 = 32,2 cm2 ey = 2,01 cm Iy = 148 cm4 Iz = 1910cm4 Caracteristici I200: A2 = 33.4 cm2 Iy = 2140 cm4

Iz = 117 cm4

Page 12: Caracteristici geometrice

12

z1z2

y1=y0

y2G2

G1

z

yG

b1=61.1

b2=59

a1=27a2=28

3. Calculul momentelor de inerţie principale

( )

( )

( )

( )

( )4

22

222

4

22

221

2221

562069621518183588

10834625237546522

1

2

62523754652

42

1

2

85106621518183588

10834625237546522

1

2

62523754652

42

1

2

42

1

2

cm...

)(....

IIIII

I

cm...

)(....

IIIII

I

IIIII

I

yzzy

zy

yzzy

zy

yzzy

zy

,

=−=

=−⋅+−−+=

=+−−+

=

=+=

=−⋅+−++=

=+−++

=

+−±+

=

4. Determinarea poziţiei axelor de inerţie principale

°=⇒<°=

⇒=−

−⋅−=−

−=

170

342

690621518754652

1083222

αα

α

yz

zy

yz

Idar

...

)(

II

Itg

2. Calculul momentelor de inerţie în raport cu axele centrale

( )

( )

4

22

22221

211

2

4

22

22221

211

2

62523

43382117232721910

754652

433952140232116148

cm.

.).(.).(

AaIAaIAaII

cm.

.).(.).(

AbIAbIAbII

zziiizz

yyiiiyy

=

=⋅−++⋅+=

=⋅++⋅+=⋅+=

=

=⋅++⋅−+=

=⋅++⋅+=⋅+=

Momentul de inerţie centrifugal

41083

433958223211672

cm

.).().(.).().(

AbaII iiii

zyyz

−=

=⋅⋅−+⋅−⋅=

=

⋅⋅+=∑

2

1

G

z

y

Page 13: Caracteristici geometrice

13

Probleme propuse: 1. 2.

U20

L100x100x10

200x5

150x5

100x5

3. 4.

300x10

I200