1 vezbe-geometrijske karakteristike preseka .pdf

26
2/18/2013 1 OTPORNOST MATERIJALA Geometrijske karakteristike poprečnog preseka 1 TEŽIŠTE POPREČNOG PRESEKA RAVNE POVRŠINE Težište ravne površine je tačka T(x T ,y T ) čije su koordinate: A S A xdA x y A T -statički momenti površine A za x, odnosno y osu. A S A ydA y x A T Gde su: A-površina ravne površine ograničene krivom linijom (sl.1.1) T(x T ;y T ) x T y T 0 x y sl. 1.1 A A x A y ydA S , xdA S 2

Upload: allison-moody

Post on 09-Dec-2015

93 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

1

OTPORNOST MATERIJALA

Geometrijske karakteristike poprečnog preseka

1

TEŽIŠTE POPREČNOG PRESEKA RAVNE POVRŠINE

Težište ravne površine je tačkaT(xT,yT) čije su koordinate:

A

S

A

xdA

x yAT

-statički momenti površine A

za x, odnosno y osu.

A

S

A

ydA

y xAT

Gde su:

A-površina ravne površine ograničenekrivom linijom (sl.1.1)

T(xT; yT)

xT

yT

0 x

y

sl. 1.1

A

A

xA

y ydAS,xdAS

2

Page 2: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

2

Ako površina ima osu simetrije, težište se nalazi na toj osi (sl.1.2.a).

T

b)

T

c)

T

a)

sl. 1.2

3

U slučaju da površina ima dve ose simetrije težište je u njihovompreseku (sl.1.2.b).

Ako površina ima centar simetrije težište je u tom centru (sl.1.2.c).

Ako je površina A sastavljena iz više delova sa površinama A1,A2 ...An

čija su težišta T1,T2 ...Tn, tada se položaj težišta ukupne površine A uodnosu na odabrani koordinantni sistem dobija prema:

n21

nnT22T11T

n

1ii

n

1iiTi

TA....AA

Ax....AxAx

A

)Ax(

x

n21

nnT22T11T

n

1ii

n

1iiiT

TA....AA

Ay....AyAy

A

)Ay(

y

gde su: Ai- površine pojedinih delova ravne površinexTi- koordinate težišta pojedinačnih površina po x pravcuyTi- koordinate težišta pojedinačnih površina po y pravcu

4

Page 3: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

3

Na slici 1.3 geometrijski su interpretirane date veličine.

321

33T22T11TT

AAA

AxAxAxx

321

33T22T11TT

AAA

AyAyAyy

Sl. 1.3

TT3T2

T11

32 x

yxT1

xT2

xT3

y T2

y T3

y T1

yT

xT

A1

A2

A3

xT

y T

Napomena:Za određivanje položaja težišne ose yT nijebilo neophodno koristiti obrazac, jer sepoložaj težišne yT ose dobija izosnosimetričnosti površine po x pravcu.

5

STATIČKI MOMENTI RAVNE POVRŠINE

Statički momenti površine A (sl. 1.4) zaose 0x i 0y su:

AyydAS TA

x

AxxdAS TA

y

T(xT; yT)

xT

yT

0 x

y

sl. 1.4

dA

y

x

A

Statički moment složene ravne površine,za osu, jednak je algebarskom zbirustatičkih momenata svih prostih površinaza istu osu.

n

1ixix SS

n

1iyiy SS

6

Dimenzija je (LL2=L3)

Jedinica je (m3)

Page 4: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

4

-Ako osa prolazi kroz težište statički moment površine za tu osujednak je nuli

3 3

33

33

3 3

Primer 1.1Za zadatu površinu odrediti-položaj težišta i statičke momente inercije

7

sl. 1.5

Mere su u cm

-Za osu simetrije statički moment površine jednak je nuli jer osaprolazi kroz težište

1) Određivanje položaja težišta

-Podela složene površine na više prostih površina kojima poznajemopoložaj težišta

sl. 1.5

a) b) c)

8

-Podelimo složenu površinu na više prostih površina kojimapoznajemo položaj težišta

-Usvojimo koordinatni sistem x0y u odnosu na kojiodređujemo težište

-Odredimo težište prema datim jednačiama

Page 5: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

5

-Usvojanje koordinatnog sistema x0y u odnosu na koji određujemotežište

Nameće se usvajanje koordinatnog sistema kao na slici 1.6 jer je uvektežište jedne površine na koordinatnoj osi što olakšava dalji proračun.Uradićemo slučajeve pod a) i c) da bi smo pokazali koliko veština upodeli i izboru koordinatnog sistema može da skrati postupakproračuna, a i da pokažemo da izbor podele i koordinatnog sistemane utiče na položaj težišta površine.

T1

T2

T3

a)

T2

T3

T1

sl. 1.6

b)

T2

O=T1

c)

9

1.5

1.5

1

1

1

3 3

33

33

3 3

10

Rešenje za slučaj pod a)Koordinate pojedinačnih težišta u odnosuna usvojeni koordinatni sistemT1(-1; 0) T2(1,5; 1,5) T3(1; -1)

Površine pojedinih površinaA1=33=9 cm2

A2=33=9 cm2

A3=33/2=4,5 cm2

3i

3

1iTix cm95,4195,190AyS

3i

3

1iTiy cm95,4195,191AxS

Statički momenti inercije

A=22.5 cm2

Položaj težišta: cm4,05,22

9

A

Sx y

T cm4,05,22

9

A

Sy x

T

T1

T2

T3

1

3

2

x

y

T(0,4;0,4)

T (0,4; 0,4)

Page 6: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

6

2

3 33

3

33

3 3

2

11

Rešenje za slučaj pod c)

Koordinate pojedinačnih težišta u odnosuna usvojeni koordinatni sistemT1(0; 0) T2(2; 2)

Površine pojedinih površinaA1=332=18cm2

A2=33/2=4,5 cm2

3i

2

1iTix cm95,42180AyS

3i

2

1iTiy cm95,42180AxS

Statički momenti inercije

A=22.5 cm2

Položaj težišta: cm4,05,22

9

A

Sx y

T cm4,05,22

9

A

Sy x

T

0=T1

T2

1

2

x

y

T(0,4;0,4)

T (0,4; 0,4)

33

33

3 3

2.13

2.84

0=T1

T2

1

2

y x

12

d) Rotiramo osu x za 45 i dobijemo osu simetrije. Za tako postavljenkoordinatni sistem sledi Koordinate pojedinačnih težišta

T1(0; 0) T2(2,84; 0)Površine pojedinih površinaA1=332=18cm2

A2=33/2=4,5 cm2

simetrijeosa05,40180AyS i

2

1iTix

3i

2

1iTiy cm78,125,484,2180AxS

Statički momenti inercije

A=22.5 cm2

Položaj težišta:

4,041,1cm57,05,22

78,12

A

Sx y

T

xy

T2

O=T1

cm0y T T (0,57; 0)

Page 7: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

7

13

Zaključci

1. Položaj težišta na nekoj površini je stalna tačka, odnosno svakapovršina ima samo jedno težište i njegov položaj zavisi samo odoblika površine.

2. Koordinate težišta su iste za usvojeni koordinatni sistem bez obzirana način podele složene površine (analizirani slučajevi a i c ). Zarazličite koordinatne sisteme različite su i koordinate težišta(slučaj pod d u odnosu na a i c)

14

MOMENTI INERCIJE RAVNIH POVRŠINA

U odnosu na koordinatni sistem x0y (sl.1.7) razlikujemo sledećemomente inercije ravnih površina:

T(xT; yT)

xT

yT

0 x

y

sl. 1.7

dA

y

x

Ar

A

2x dAyI

A

2y dAxI

A

xy xydAI

A

20 dArI

Zbog r2=x2+y2 dobijamo da je

A

yx22

0 IIdAyxI

-Aksijalni momenti inercije

-Centrifugalni momenat inercije

-Polarni momenat inercije

Page 8: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

8

15

Ako je površina simetrična u odnosu na jednu od koordinatnih osa,tada je Ixy=0.

Aksijalni i polarni momenti inercije su uvek pozitivni a centrifugalnimoment može biti i pozitivan i negativan.

Dimenzija momenta inercije je (L4) a jedinica (m4)

Svaka površina ima bar jedan par osa za koje je centrifugalni momentinercije Ixy jednak nuli.

16

TRANSLACIJA KOORDINATNOG SISTEMA (STEINEROVA TEOREMA)

T

0 x

y

sl. 1.8

a

b

A

xT

yT

-Moment inercije ravne površine za osuparalelnu težišnoj osi jednak je zbirusopstvenog momenta inercije za težišnuosu i položajnog momenta inercije(Steinerova teorema).

2xx aAIIT

2yy bAIIT

Položajni moment inercije jednak jeproizvodu površine i kvadrata rastojanjatežišta posmatrane površine od ose za kojutražimo moment inercije

Aksijalni momenti inercije

ps III

Page 9: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

9

baAIITTyxxy

U datim jednačinama članove nazivamo:

- sopstveni aksijalni momenti inercije za težišne ose TxT, TyTTT yx I,I

Aa2 - položajni aksijalni moment inercije za osu 0x date površine

Ab2 - položajni aksijalni moment inercije za osu 0y date površine

T

0 x

y

sl. 1.9

a

b

A

xT

yT Centrifugalni momenat inercije

TTyxI - sopstveni centrifugalni momentinercije date površine

Aab - položajni centrifugalnimoment inercije date površine

17

2

T022

T0o rAIbaAII

18

Polarni momenat inercije

I0T- sopstveni polarni momenatinercije za pol T

A(a2+b2)=Ar2 - položajni polarni momentinercije za pol 0

T

0 x

y

sl. 1.9

a

b

A

xT

yT

r

Page 10: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

10

19

ROTACIJA KOORDINATNOG SISTEMA

T

0 x

y

sl. 1.10

A

Ako poznajemo momente inercije uodnosu na koordinatni sistem x0y,tada su odgovarajući momenti inercijeza koordinatni sistem u0v nastaorotacijom koordinatnog sistema x0y zaugao (sl.1.10) dati sa:

2sinI2cos2

II

2

III xy

yxyxu

2sinI2cos2

II

2

III xy

yxyxv

2cosI2sin2

III xy

yxuv

20

GLAVNE OSE I GLAVNI MOMENTI INERCIJE

Ekstremne vrednosti aksijalnih momenata inercije nazivamo glavnimomenti inercije.

2

xy

2

yx

yx

1 I4II2

1

2

III

2

xy

2

yx

yx

2 I4II2

1

2

III

Ose 1 i 2 nazivaju se glavni pravci( glavne ose):

yx

xy

II

I22tg

Ugao koji glavni pravac zaklapa sapozitivnim delom 0x ose dobijamoiz:

O

sl. 1.11

x

y

Page 11: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

11

-osa (1) je osa u čijem pravcu deluje maksimalni glavni momenat inercije I1

i ona zaklapa ugao 1 sa pozitivnim delom težišne 0x ose.

Ugao nanosimo u direktnommatematičkom smeru

y

+a x0-a

Centrifugalni moment inercije za sistem glavnih osa je jednak nuli, tj.I12=0.

21

O

sl. 1.12

x

y

1

2=1+90

-osa (2) je osa u čijem pravcu deluje minimalni glavni momenat inercijei zaklapa ugao 2=1+90 sa pozitivnim delom 0x ose.

Ako su x i y težišne ose tada su momenti inercije I1 i I2 glavni centralnimomenti inercije, a ose (1) i (2) su glavne centralne ose inercije. Tadaizrazi za glavne ose postaju:

2

TyTx

2

TyTxTyTx

1 I4II2

1

2

III

2

TyTx2

TyTxTyTx

2 I4II2

1

2

III

POLUPREČNICI INERCIJE I ELIPSA INERCIJEy

(2)=v

j=a

(1)=u

i2i1

x0

Glavni centralni poluprečnici inercije su

A

Ii 11 A

Ii 22

Jednačina elipse inercije je:

1i

v

i

u2

1

2

2

2

2

22

Page 12: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

12

poluprečnik inercije i2 nanosimo na osu (1), odnosno upravno na osu(2).Elipsa inercije nam omogućava da vidimo promenu momenta inercijepri zaokretanju koordinatnog sistema.

Vrednost momenta inercije zu osu (u)jednaka je (Sl. 1.13):Iu=Aiu

2 gde je:A-površina zadate ravne površineiu-rastojanje između ose (u) i tangente naelipsu koja je paralelna osi (u)

Podrazumeva se da pri ovakvom određivanju momenta inercijetreba voditi računa o razmeri crteža.

Sl. 1.13

23

T

(1)

(2)i 2 i 1

Poluprečnik inercije i1 nanosimo na osu (2), odnosno upravno na osu(1),

24

Primer 2

Za površinu prikazanu na slici odrediti glavne težišne momenteinercije i nacrtati elipsu inercije.

3a 4a

2a 4a a

2a3a

Postupak:

a) Odredimo položaj težišta

b) Odredimo momente inercijepovršine za težišne ose

d) Nacrtamo elipsu inercije

c) Odredimo glavne momenteinercije

Page 13: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

13

25

a) Određivanje položaja težišta

T3

T1

T2

1

2

3

- Podelimo složenu površinu na više prostih površinakojima poznajemo položaj težišta i momente inercije

- Usvojimo koordinatni sistem x0y u odnosu na kojiodređujemo težište.

0

x

y

- Odredimo težište prema poznatim izrazima

26

3a 4a

2a 4a a

2a3a

1

2

3T1

T2

x3

x1

x2

x0

Površine pojedinačnih delova su:A1=12a2

A2=8a2

A3=4.5a2

SA=24.5a2

Koordinate pojedinačnih težištaxT1=a+2a=3a yT1=3.5axT2=2a yT2=axT3=0 yT3=3a

Page 14: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

14

27

a12.2a5.24

a52

a5.4a8a12

0*a5.4a2*a8a3*a12

A

xAx

2

3

222

222

i

TiiT

a59.2a5.24

a50.63

a5.4a8a12

a3*a5.4a*a8a5.3*a12

A

yAy

2

3

222

222

i

TiiT

Koordinate pojedinačnih težištaxT1=a+2a=3a yT1=3.5axT2=2a yT2=axT3=0 yT3=3a

Površine pojedinačnih delova su:A1=12a2

A2=8a2

A3=4.5a2

SA=24.5a2

28

3a 4a

2a 4a a

2a

yT=2.59

a

3a

1

2

3T1

T

T2

x3

x1

x2

x0

x =2.12aT

yT

xT

Page 15: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

15

29

-Određivanje momenata inercije

Aksijalne momente inercije određujemo prema Steinerovoj teoremiSopstveni momenti inercije su dati u tabeli i iznose:

4

3

x1 a912

a3*a4I

T

4

3

y1 a1612

a3*a4I

T

43

x2 a67.212

a2*a4I

T

43

y2 a67.1012

a2*a4I

T

4

3

x3 a25.236

a3*a3I

T 4

3

y3 a25.236

a3*a3I

T

Txi

I

TyiI

______________________ ___________________________

13.92a428.92a4

x1

y1

T1

4a

3a

T2

x2

y2

4a2

a

T3

x3

y2

3a3

a

I1Px=A1y*2=A1yT - yT12=12a22,59a-3,5a2= 9,94a4

yT

xT

y

x0

T1 x1

y1

yT1yT

xT

xT1

T

y*

x*

A1

I1Py=A1x*2=A1xT - xT12=12a22,12a-3,0a2=9,29a4

30

Položajni aksijalni momenti inercije za površinu 1

Page 16: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

16

I2Px=A2y*2=A1yT – yT22=8a22,59a-a2= 0,76a4

yT

xT

y

x0

T1x2

y2

yT2yT

xT

xT2

T

y*

x*

A2

I2Py=A1x*2=A1xT – xT22=8a22,12a-2,0a2=20,22a4

31

Položajni aksijalni momemti inercije za površinu 2

T2

I3Px=A3y*2=A3yT – yT32=4,5a22,59a-3,0a2= 20,22a4

I3Py=A3x*2=A3xT – xT32=4,5a22,12a-0a2=0,12a4

32

Položajni aksijalni momemti inercije za površinu 3

yT

xT

y

x0

T1

x3

y3

yT3yT

xT=X*

T

y*A3

T3

Page 17: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

17

33

4

Pyi a63.29I

Položajni momenti inercije za osu y:

I1Py=A1*x12=A1*xT - xT1

2=12a2*2.12a-3.0a2=9.29a4

I2Py=A2*y22=A2*xT - xT2

2=8a2*2.12a-2.0a2=0.12a4

I3Py=A3*y32=A3*xT - xT3

2=4.5a2*2.12a-0.0a2=20.22a4

_________________________________________

4

Pxi a92.30I

Položajni momenti inercije za osu x:I1Px=A1*y1

2=A1*yT - yT12=12a2*2.59a-3.5a2= 9.94a4

I2Px=A2*y22=A2*yT - yT2

2=8a2*2.59a-a2= 20.22a4

I3Px=A3*y32=A1*yT - yT3

2=4.5a2*2.59a-3.0a2= 0.76a4

__________________

Polozajni aksijalni momemti inercije za celu površinu

Ukupni akasijalni momenti inercije za težišne ose:

4

Pxixix a84.4492.3092.13IIITT

4

Pyiyiy a55.5863.2992.28IIITT

-Određivanje centrifugalnog momenta inercije

TTTTTT yxyxyx III s

Sopstveni centrifugalni momenti inercije

0ITTyx1 0I

TTyx2 težišne ose su ose simetrije pa su sopstvenicentrifugalni momenti jednaki nuli

x1

y1

T1

4a

3a

T2

x2

y2

4a

2a

a)

22

TyTx3 hb72

1I

+ -

++-

-

--+

+

Centrifugalni sopstveni momenat inercije za trougao (površina 3) je:

p

-+

++

+-

--

-

b)

- + +

34

Page 18: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

18

42222

TyTx3 a125,0)a3()a3(72

1hb

72

1I

U našem slučaju trougao je orjentisan kao pod a) pa je

Položajni centrifugalni momenti inercije:

yiyi

yiyi

yt

-y

xixi

xi xi

xtTiTi

TiTi

-x

I >0xy

I <0xyI >0xy

I <0xy

T

Položajni centrifugalni moment inercijemože da bude pozitivan i negativan uzavisnosti od toga u kom se kvadrantunalazi pojedinačno težište u odnosu naglavno težište.

35

I2Pxy=A2*xT-xT2yT-yT2=8a2*2.12a-2.0a2.59a-1.0a=1.53a4 (III kvadrant)

I1Pxy=A1*xT-xT1yT-yT1=12a2*2.12a-3.0a2.59a-3.5a=9.61a4 (I kvadrant)

I3Pxy=A3*xT-xT3yT-yT3=4.5a2*2.12a-0.0a2.59a-3.0a=-3.91a4 (II kvadrant)

Koristimo apsolutna rastojanja između težišta,a znak odredimo prema položaju težišta

Sada je ukupni centrifugalni momenat inercije:

TyTxI (1.125+9.61+1.53-3.91)a4=8.36a4

36

Page 19: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

19

Glavni centralni momenti inercije

222

TyTx2

TyTxTyTx

1 36.8*455.5884.442

1

2

55.5884.44I4II

2

1

2

III

41 a51.6281.1070.51I

222

TyTx2

TyTxTyTx

2 36.8*455.5884.442

1

2

55.5884.44I4II

2

1

2

III

42 a89.4081.1070.51I

-maksimalni momenat inercije

-minimalni momenat inercije

Položaj glavnih osa inercije:

269,155.5884.44

36.8*2

II

I22tg

TyTx

TyTx

oo 88,2577,512

37

Položaj glavnih centralnih osa (1) i (2) zavisi od odnosa aksijalnihmomenata inercije Ix i Iy. Njihov položaj je takav da pri rotaciji za ugao veća vrednost aksijalnog momenta prelazi u maksimalnu vrednost,a manja u minimalnu.

U našem slučaju veći je moment inercije Iy, pa njegovom rotacijomza ugao =25.88 u pozitivnom smeru dobijamo glavni pravac (1),koji prolazi kroz drugi i četvrti kvadrant.

yT

xT

T1

T

IyTIxT(1)

(2)

38

Page 20: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

20

Položaj ugla 1 možemo dobiti i kao:

{to zajedno sa vredno{}u centrifgalnog momenta daje slede}e polo`ajeglavnih osa inercije

-za TyTx II

TyTx

TyTx1

II

I2arctg

2

1

-za TyTx II

TyTx

TyTx1

II

I2arctg

2

1

2

39

40

TT

TT

yx

yx

II

I2arctg

2

1

TT

TT

yx

yx

II

I2arctg

2

1

2

TT

TT

yx

yx

II

I2arctg

2

1

TT

TT

yx

yx

II

I2arctg

2

1

2

T

xT

(1)

(2)

I >Ix y

I >0xy

TxT

(2)

(1)

I <Ix y

I <0xy

TT

TT

yx

yx

II

I2arctg

2

1

TT

TT

yx

yx

II

I2arctg

2

1

2

T

xT

(1)

(2)

I >Ix y

I <0xy

TT

TT

yx

yx

II

I2arctg

2

1

T

xT

(2)

(1)

I <Ix y

I >0xy

TT

TT

yx

yx

II

I2arctg

2

1

2

Naš slučaj

Page 21: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

21

Elipsa inercije

a60.1a5.24

a51.62

A

Ii

2

41

1 -nanosimo na osu (2)

a29.1a5.24

a89.40

A

Ii

2

42

2 -nanosimo na osu (1)

yT

xT

T1

T

i1

(1)

(2)i2

41

Primer 3. Za površinu prikazanu na slici odrediti glavne težišnemomente inercije i nacrtati elipsu inercije.

a a

aa

Postupak:

1. Odredimo položaj težišta2. Odredimo momente inercije površine za

težišne ose3. Odredimo glavne momente inercije4. Nacrtamo elipsu inercije

3.1 Određivanje položaja težišta

Zadatu površinu smo podelili na dva dela i odredili položajtežišta pojedinačnih površina u odnosu na usvojeni koordinatnisistem x0y

42

Page 22: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

22

Koordinate pojedinačnih težišta u odnosu nausvojeni koordinatni sistem

a58,13

42a

3

a4a2y 2T

T1

0 x

y

x1

x2

y2

y1

T2

3

r4

ay 1T

xT1a58,1

3

42a

3

a4a2x 2T

T1 (a ; 1,58a) T2 (a ; 1,58a)

Površine pojedinačnih delova su:

A1=2a2a=4a2 22

2 a785.0a4

1A SA=A1-A2=4a

2-0.785a2=3.215a2

43

1 2

y

x

yT

xT

T1

T2

yT

2

yT

1

yT

xT1

xT

xT2

Koordinate težišta ukupne površine su:

a86.0a215.3

a785.0*a58.1a*a4

A

xAx

2

22

i

TiiT

a86.0a215.3

a785.0*a58.1a*a4

A

yAy

2

22

i

TiiT

T (0,86a; 0,86a)T

0

44

Page 23: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

23

Određivanje momenata inercije

Aksijalne momente inercije određujemo prema Steinerovoj teoremi

Sopstveni momenti inercije su dati u tabeli i iznose

4

4

x1 a33.112

a2I

T

44x2 a055.0

9

4

16aI

T

Txi

I (1.33-0.055)a4=1.275a4

4

4

y1 a33.112

a2I

T

44y2 a055.0

9

4

16aI

T

4yi a275.1I

T

45

Položajni momenti inercije:

I1Px=A1*y12=A1*yT - yT1

2=4a2*0.86a-a2= 0.078a4

I2Px=A2*y22=A2*yT - yT2

2=0.785a2*0.86a-1.58a2= 0.407a4

44

Pxi a329.0a407.0078.0I

I1Py=A1*x12=A1*xT - xT1

2=4a2*0.86a-a2=0.078a4

I2Py=A2*y22=A2*xT - xT2

2=0.785a2*0.86a-1.58a2=0.407a4

4

Pyi a329.0I

Akasijalni momenti inercije su:

4

Pxixix a946.0)329.0275.1(IIITT

4

Pyiyiy a946.0)329.0275.1(IIITT

46

Page 24: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

24

*napomena:zadata površina ima osu simetrije, to je dijagonala kvadrata (površine1) i sve tačke na toj osi simetrije su podjednako udaljene i od x i od yose, pa tako i koordinate težišta cele površine (xTi=yTi). Takođe se zbogte simetrije dobija i da je IxT=IyT.

a a

aa

T

T1

T2

47

Određivanje centrifugalnog momenta inercije IxTyT

Sopstveni centrifugalni momenti inercije

0ITTyx1

težišne ose su ose simetrije pa su sopstvenicentrifugalni momenti jednaki nuli

Centrifugalni sopstveni momenat inercije za četvrtinu kruga (pov. 2) je:

444yx2 a0165,0a0165,0

9

4

8

1aI

TT

Za četvrtine kruga važi isto pravilo kao i za trouglove za predznakcentrifugalnog momenta inercije.

48

+ -

Page 25: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

25

Položajni centrifugalni momenti inercije

I1Pxy=A1*xT-xT1yT-yT1=4a2*0.86a-a0.86a-a=0.078a4 (I kvadrant)

I2Pxy=A3*xT-xT2yT-yT2=0.785a2*0.86a-1.58a0.86a-1.58a=0.407a4 (I )

Sada je ukupni centrifugalni momenat inercije:

444yx -0.345a0.407)a(0.0165-0.078)a(0I

TT

Glavni centralni momenti inercije:

222yx

2yx

yx1 )345.0(*4946.0946.0

2

1

2

946.0946.0I4II

2

1

2

III

TTTT

TT

41 a291.1345.0946.0I -maksimalni momenat inercije

222yx

2yx

yx2 )345.0(*4946.0946.0

2

1

2

946.0946.0I4II

2

1

2

III

TTTT

TT

42 a601,0345.0946.0I -minimalni momenat inercije

49

Odnosno I1,2=Ix ± l Ixy I

Položaj glavnih osa inercije:

TT

TT

yx

yx

II

I22tg

946.0946.0

)345.0(*2∞ 2=90 =45

(*)Pravac glavne ose prolazi kroz I i III kvadrant ako je Ixy<0

U našem slučaju Ixy<0 a ugao α=45° tako da je osasimetrije površine ujedno i glavna osa inercije (1).

T

(1)(2)yT

xT

y

xtg

1

50

Page 26: 1 VEZBE-GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE PRESEKA .pdf

2/18/2013

26

Elipsa inercije:

a63.0a215.3

291.1

A

Ii

2

41

1

a43.0a215.3

a601.0

A

Ii

2

42

2

-nanosimo na osu (2)

-nanosimo na osu (1)

1

a

(1)2(2)

i1

i1

y

x

yT

xT

xT1

i2

i2

i1i1

i2

i2

51