Для данного ступенчатого бруса, нагруженного силами F1= 75 кН, F2 = 31 кН, построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений по длине бруса. Определить требуемую площадь поперечного сечения на первом участке А1, проверить прочность остальных участков при [ Qр = [ Qс ] = 160 МПа и А2 = 4 см².

Хорошо, давайте разберемся с задачей по порядку.

Первым шагом, чтобы построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений, нам понадобится разложить каждую из заданных сил по компонентам на каждом участке бруса.

Данные силы F1 и F2 заданы, поэтому нам нужно разложить их по компонентам. Так как на рисунке силы направлены под углами, мы можем разложить их на горизонтальную и вертикальную составляющие.

Для силы F1:
Горизонтальная составляющая F1h = F1 * cos(45°)
Вертикальная составляющая F1v = F1 * sin(45°)

Для силы F2:
Горизонтальная составляющая F2h = F2 * cos(30°)
Вертикальная составляющая F2v = F2 * sin(30°)

Теперь у нас есть компоненты сил на каждом участке бруса. Следующий шаг - построение эпюр продольных сил.

Для первого участка А1:
На А1 действуют сила F1h влево и F1v вверх, значит на эпюре продольных сил на этом участке мы должны построить отрицательную силовую линию справа влево (показывающую направление F1h) и положительную силовую линию снизу вверх (показывающую направление F1v).

Для второго участка А2:
На А2 действуют только силы F1h и F2h, значит на эпюре продольных сил на этом участке мы должны построить только отрицательную силовую линию справа влево (показывающую направление F1h и F2h).

Теперь перейдем к определению требуемой площади поперечного сечения на первом участке А1.

Требуемая площадь поперечного сечения можно определить из формулы нормального напряжения: σ = F / A, где F - нормальная сила, A - площадь поперечного сечения.

Так как на первом участке действует только вертикальная составляющая силы F1, то нормальная сила будет равна F1v.

Теперь нам нужно выразить площадь поперечного сечения через нормальное напряжение и силу.

A = F / σ

Теперь мы можем посчитать требуемую площадь поперечного сечения.

Для проверки прочности остальных участков при [ Qр = [ Qс ] = 160 МПа и А2 = 4 см², нам нужно:

1. Найти нормальные напряжения на всех участках бруса. Нормальные напряжения можно выразить через нормальные силы и площади поперечных сечений с помощью формулы: σ = F / A.

2. Сравнить найденные нормальные напряжения с заданными значениями Qр и Qс (160 МПа). Если найденные напряжения меньше или равны заданным значениям, то брус прочен, иначе нужно проверить его прочность на данных участках.

Таким образом, мы можем построить эпюры продольных сил и нормальных напряжений, определить требуемую площадь поперечного сечения на первом участке А1 и проверить прочность остальных участков при заданных значениях Qр и Qс.