15.4. РАСЧЕТ РАВНОМЕРНО ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ПРЯМОГО БРУСА
Предположим, что прямой брус постоянной толщины
и трапециевидного очертания в плане равномерно вращается вокруг оси, перпендикулярной плоскости чертежа (рис. 15.7). Определим напряжения в сечениях бруса.
Применяя принцип Даламбера, приложим к каждому элементу бруса силу инерции, равную массе этого элемента, умноженной на его центростремительное ускорение. Интенсивности сил инерции в текущем сечении бруса
Здесь
— площадь текущего сечения, равная, как следует из рис. 15.7
Рис. 15.7
Рис. 15.8
Следовательно,
Дальнейший расчет бруса ведется так же, как и в случае осевого растяжения бруса статически приложенными распределенными продольными нагрузками интенсивности
Осевая сила
в текущем сечении бруса
а нормальное напряжение в этом сечении
Наибольшего значения растягивающие напряжения достигают в сечении бруса при
а в корневом сечении при
Эпюры интенсивности инерционной нагрузки
осевых сил
и напряжений
представлены на рис. 15.7.
В брусе постоянного сечения
(рис. 15.8) интенсивность сил инерции изменяется по длине бруса по линейному закону:
а осевые силы
и напряжения
— по закону квадратной параболы:
Перемещение текущего сечения бруса
Полагая в Этом выражении
находим удлинение всего бруса, вызванное его вращением,
Эпюры
для бруса постоянного сечения приведены на рис. 15.8.
В момент трогания с места и разгона до заданной частоты вращения частицы бруса будут иметь также окружные ускорения
Рис. 15.9
Рис. 15.10
В этом случае брус будет подвергаться не только растяжению, но и изгибу. Эпюры интенсивности изгибающей инерционной нагрузки и изгибающих моментов для бруса постоянного сечения представлены на рис. 15.9.