ONDERWERPEN. LES 1 Spanningen en rekken in 3D en lineair elastisch gedrag. LES 2 Grensspanningshypothesen voor materialen

Vergelijkbare documenten
COLLEGE ONDERWERPEN. 1 Spanningstensor Spanningsdefinitie Spanningstoestanden en voorbeelden 2 Rektensor CTB2210 : BEZWIJKTOESTANDEN

b Wat zijn de waarden van de hoofdspanningen in het kubusje? (zie figuur)

Plasticiteit en grensspanningshypothesen INHOUD LES 2. Inleiding grensspannings-hypothesen

: Vermeld op alle bladen van uw werk uw naam. : Het tentamen bestaat uit 4 bladzijden inclusief dit voorblad en een uitwerkingsblad.

a Teken een elementair kubusje met de optredende spanningen (0.7 punt) Heerst in het bovenstaande kubusje een vlakke spanningstoestand? (0.

a Teken een elementair kubusje met de optredende spanningen (0.6 punt)

WAARSCHUWING : Vermeld op alle bladen van uw werk uw naam!

Tentamen Toegepaste elasticiteitsleer (4A450)

: Vermeld op alle bladen van uw werk uw naam. : Het tentamen bestaat uit 3 bladzijden inclusief dit voorblad.

Tentamen Materiaalmodellen en Niet-lineaire Mechanica Docent: P.C.J. Hoogenboom 29 mei 2012, 18:00 tot 19:30 uur. Vraagstuk 1 (30 minuten, 3 punten)

COLLEGE ONDERWERPEN. 1 Spanningstensor Spanningsdefinitie Spanningstoestanden en voorbeelden 2 Rektensor CTB2210 : SPANNINGS REK RELATIE

Tentamen Fundamentals of Deformation and Linear Elasticity (4A450)

Voorblad bij tentamen

: Vermeld op alle bladen van uw werk uw naam. : Het tentamen bestaat uit 4 bladzijden inclusief dit voorblad.

Tentamen Toegepaste elasticiteitsleer (4A450)

: Vermeld op alle bladen van uw werk uw naam. : Het tentamen bestaat uit 4 bladzijden inclusief dit voorblad.

: Vermeld op alle bladen van uw werk uw naam. : Het tentamen bestaat uit 5 bladzijden inclusief dit voorblad.

: Vermeld op alle bladen van uw werk uw naam. : Het tentamen bestaat uit 3 bladzijden inclusief dit voorblad.

: Vermeld op alle bladen van uw werk uw naam. : Het tentamen bestaat uit 3 bladzijden inclusief dit voorblad.

Lineaire Algebra voor ST

Tentamen Fundamentals of Deformation and Linear Elasticity (4A450)

Bekijk nog een keer het stelsel van twee vergelijkingen met twee onbekenden x en y: { De tweede vergelijking van de eerste aftrekken geeft:

Lineaire Algebra voor ST

COLLEGE ONDERWERPEN. 1 Spanningstensor Spanningsdefinitie Spanningstoestanden en voorbeelden 2 Rektensor CTB2210 : ELASTICITEITSLEER

Lineaire gewone & partiele 1ste en 2de orde differentiaalvergelijkingen

: Vermeld op alle bladen van uw werk uw naam. : Het tentamen bestaat uit 4 bladzijden inclusief dit voorblad.

compact weer te geven (ken ook een waarde toe aan n).

1 Eigenwaarden en eigenvectoren

WI1708TH Analyse 3. College 5 23 februari Challenge the future

Hertentamen WISN102 Wiskundige Technieken 2 Di 17 april 13:30 16:30

Tentamenopgaven over hfdst. 1 t/m 4

5.8. De Bessel differentiaalvergelijking. Een differentiaalvergelijking van de vorm

Voorblad bij tentamen

WI1708TH Analyse 3. College 2 12 februari Challenge the future

1 Uitwendige versus inwendige krachten

ConstructieMechanica 3

Niet-lineaire mechanica INHOUD LES 1. Niet-lineair materiaalgedrag: gewapend betonnen wanden en staalprofielen. Niet-lineair raamwerk-element

Lineaire algebra I (wiskundigen)

CTB3330 : ConstructieMechanica 4

Voorblad bij tentamen

Gaap, ja, nog een keer. In één variabele hebben we deze formule nu al een paar keer gezien:

Wiskunde: Voortgezette Analyse

Tentamen Lineaire Algebra

1 Stelsels lineaire vergelijkingen.

Vectoranalyse voor TG

Aanvullingen van de Wiskunde / Partiële Differentiaalvergelijkingen

Rekenen met cijfers en letters

Voorblad bij tentamen

8 pagina s excl voorblad van 13:30-16:30 uur J.W. (Hans) Welleman

Geadjungeerde en normaliteit

Tentamen Gewone Differentiaal Vergelijkingen II

Examen G0O17E Wiskunde II (3sp) maandag 10 juni 2013, 8:30-11:30 uur. Bachelor Geografie en Bachelor Informatica

Vectoranalyse voor TG

Hoofdstuk 1. Projectief vlak. 1.1 Het gecompleteerd affien vlak

Matrices en Stelsel Lineaire Vergelijkingen

Technische Universiteit Delft. ANTWOORDEN van Tentamen Gewone differentiaalvergelijkingen, TW2030 Vrijdag 30 januari 2015,

Rekenen met letters deel 2

Lineaire Algebra voor ST

Ijkingstoets industrieel ingenieur aangeboden door UGent en VUB op 15 september 2014: algemene feedback


Functies van één veranderlijke

Tentamen Lineaire Algebra UITWERKINGEN

Mechanica van Materialen: Voorbeeldoefeningen uit de cursus

Ruimtewiskunde. college 3 Lijnen, vlakken en oppervlakken in de ruimte. Vandaag

Solid Mechanics (4MB00): Tussentoets 1 4

Solid Mechanics (4MB00): Tussentoets 1 2

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

De wortel uit min één, Cardano, Kepler en Newton

Solid Mechanics (4MB00): Tussentoets 1 3

Solid Mechanics (4MB00): Tussentoets 1 1

TENTAMEN LINEAIRE ALGEBRA 1 donderdag 23 december 2004,

I y y. 2 1 Aangezien er voor de rest geen andere krachtswerking is op de staaf, zijn alle overige spanningen nul.

A = b c. (b) Bereken de oppervlakte van het parallellogram dat opgespannen wordt door b en c. Voor welke p is deze oppervlakte minimaal?

Antwoorden. 1. Rekenen met complexe getallen

Antwoorden op de theoretische vragen in de examen voorbereiding

Complexe eigenwaarden

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Tentamen Functietheorie (2Y480) op 23 januari 2002,

CONSTRUCTIEMECHANICA Antwoorden

Inleiding Wiskundige Systeemtheorie

Vectormeetkunde in R 3

Analyse I. 1ste Bachelor Ingenieurswetenschappen Academiejaar ste semester 10 januari 2008

Samenvatting Lineaire Algebra, periode 4

Invarianten van gecombineerde tensoren

Hoofdstuk 7: Stelsels eerste orde lineaire differentiaalvergelijkingen

Voorblad bij tentamen

WI1708TH Analyse 2. College 5 24 november Challenge the future

Vectoranalyse voor TG

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

Geef niet alleen antwoorden, maar bewijs al je beweringen.

UITWERKING MET ANTWOORDEN

3.2 Kritieke punten van functies van meerdere variabelen

Uitgewerkte oefeningen

Tentamen WISN102 Wiskundige Technieken 2 Ma 26 jan :30 16:30

Voor de drie opgaven kunt u maximaal 100 punten scoren. De te behalen punten zijn bij elke deelvraag vermeld.

Classificatie van algebraïsche oppervlakken die invariant zijn onder S 3. door Ruben Meuwese

Math D2 Gauss (Wiskunde leerlijn TOM) Deelnemende Modules: /FMHT/ / A. Oefententamen #1 Uitwerking.

Toets 3 Calculus 1 voor MST, 4051CALC1Y dinsdag 31 oktober 2017, 13:30 16:30 uur

CTB1002 deel 1 - Lineaire algebra 1

Vlakke meetkunde. Module Geijkte rechte Afstand tussen twee punten Midden van een lijnstuk

4051CALC1Y Calculus 1

Transcriptie:

ONDERWERPEN LES 1 Spanningen en rekken in 3D en lineair LES 2 Grensspanningshypothesen voor materialen LES 3 Wapening bepalen voor beton 2D en 3D Geschreven door ir. J.W. Welleman Aangepast door dr. ir. P.C.J. Hoogenboom, juni 2016 1

NOTATIE VAN SPANNINGEN y z x xy xz xx xy is de spanning op het x-vlakje in de y-richting Het x-vlakje is het vlak met de normaalvector in de x- richting. Een normaalvector staat loodrecht op een vlak. 2

MOMENTEVENWICHT zx zz dz xx zx xz xx xz zz zx x dx xz dz dx = zx dx dus xz = zx dz z De schuifspanningen zijn paarsgewijs aan elkaar gelijk, dus er zijn slechts 3 onafhankelijke schuifspanningen. De spanningstoestand wordt vastgelegd met 6 componenten. 3

3D SPANNINGEN zz xx yy yz zx xy z x y spanning Spanningen op een elementair kubusje van een materiaal xx yy xx xy xz zz yx yy yz yz zx zy zz zx xy 4

TENSOR Fysische grootheid die op een bepaalde manier verandert als een ander assenstelsel wordt gekozen. nulde orde tensor = scalar bijvoorbeeld 3.1415 eerste orde tensor = vector 3.14 bijvoorbeeld 7.21 1.09 plaats, verplaatsing 3.14 7.21 1.09 tweede orde tensor = matrix bijvoorbeeld 7.21 8.97 0.01 1.09 0.01 3.34 spanning, rek, plaatmomenten, schaalkrommingen derde orde tensor = kubus met getallen, geen toepassingen vierde orde tensor = geen afbeelding mogelijk bijvoorbeeld materiaalstijfheid 5

NORMAALREK dz u x dx u x + du x xx u x x 6

AFSCHUIFREK dx u x dz u z u z + du z u x + du x xz u z x u x z 7

TENSOR NOTATIE xx normaalrek u x xx 1 2 x ux x afschuifrek u x x u u xz z x 1 ux uz xz 2 z x 2 x z xz ij algemeen 1 ui u j i, j x, y, z 2 j i 8

3D REKKEN zz xx yy xy yz zx z x rek y Rekken in een elementair kubusje van een materiaal xx xx yy yy xx xy xz zz zz 2 yx yy yz yz yz 2 zx zy zz zx zx xy 2xy 9

ELASTISCH GEDRAG Trekproef Lengterichting : l l Dwarsrichting : d d (d is negatief) l d+d l+l Contractie : d d l l const d = dwarscontractie coëfficiënt of de constante van Poisson ongescheurd beton 0,15 gescheurd beton 0 staal 0,3 rubber 0,5 10

SPANNINGS - REK RELATIE zz y yy z xx x 1 xx E 1 yy yy zz E 1 xx E xx yy zz xx zz zz yy 11

SCHUIFSTIJFHEID u z x x u x z xz z xz G xz G = glijdingsmodulus 12

VERBAND TUSSEN G, E en xy 4 1 2 E 1 2 G 3 E 2(1 ) 1 E 1 E 13

ISOTROOP LINEAIR-ELASTISCH MATERIAAL WET VAN HOOKE UT TENSIO, SIC VIS. (Als de verlenging, zo is de kracht.) FLEXIBILITEITSRELATIE xx 1 0 0 0 xx 1 0 0 0 yy yy 1 1 0 0 0 zz zz xy E 0 0 0 21 0 0 xy 0 0 0 0 21 0 yz yz 0 0 0 0 0 21 zx zx 14

STIJFHEIDSRELATIE 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 xx 1 1 xx yy 1 0 0 0 yy 1 1 1 zz E zz 1 2 xy 112 0 0 0 0 0 xy 21 yz 1 2 yz 0 0 0 0 0 zx 21 zx 1 2 0 0 0 0 0 21 15

BEGRIPPEN TRANSFORMATIES ISOTROPE SPANNING EN REK DEVIATORSPANNING EN -REK HOOFDSPANNINGEN INVARIANTEN OCTAEDERVLAK 16

TRANSFORMATIES y-as l-as k-as rotatiematrix T eerste orde tensor k kx ky kz x l lx ly lz y m mx my mz z x-as ij = cosinus van de hoek tussen de i-as en de j-as 17

getransponeerde rotatiematrix rotatiematrix spanningstensor kk kl km xx xy xz lk ll lm =Tyx yy yzt mk ml mm zx zy zz In het dictaat op blz. 1.3 is deze relatie uitgeschreven in vectornotatie. y x xx Acos xy Toepassing yx l cos cos( ) 0 2 cos sin 0 T cos( ) cos 0 sin cos 0 2 0 0 1 0 0 1 ky yy kx kk Acos( ) 2 k A T 18

T T cos sin 0 sin cos 0 0 0 1 xx xy x z xx cosxy sin xx sin xy cos xz T yx yy yzt yxcosyy sin yxsin yy cos yz zx zy zz zx coszy sin zx sin zy cos zz xx cosxy sin xx sin xy cos x z T yxcosyy sin yxsin yy cos yz zx coszysin zx sin zy cos zz ( xx cosxy sin )cos ( y x cosyy sin )sin * * ( xx cosxy sin )sin ( y x cosyy sin)cos * * cos sin * zx zy zz Dus ( cos sin )cos ( cos sin )sin k k xx xy y x yy ( cos sin )sin ( cos sin )cos lk xx xy y x yy 19

Andere manier, Evenwicht Acos Asin A xx xy kx Asin Acos A yy xy ky cos sin kk kx ky cos sin kl ky kx ( cos sin )cos ( sin cos )sin k k xx xy y y xy ( sin cos )cos ( cos sin )sin kl y y xy xx xy Hetzelfde resultaat! Vereenvoudigd 2 2 k k xx xy yy cos sin cos sin sin 2 2 lk xy yy xx (cos sin ) ( )sin cos (Deze formules geven de Cirkel van Mohr, zie volgende les) 20

COMPRESSIE EN DISTORSIE xx xy xz o 0 0 sxx sxy sxz yx yy yz 0 o 0 syx syy syz 0 0 zx zy zz o szx szy szz ISOTROPE DEEL : 1 o 3 xx yy zz DEVIATORISCHE DEEL : s s s s s s xx xx o xy xz xy xz yy yy o yz yz zz zz o 21

WAAROM? DEVIATORSPANNINGEN ZIJN VERANTWOORDELIJK VOOR GEDAANTEVERANDERING. ISOTROPE SPANNINGEN ZIJN VERANTWOORDELIJK VOOR VOLUMEVERANDERING. BEZWIJKEN VAN MATERIALEN IS VAAK GEVOELIGER VOOR GEDAANTE- VERANDERING DAN VOOR VOLUME- VERANDERING 22

VOLUME REK y 1 zz Z 1 xx X 1 yy Y z x xx yy zz xx yy zz V ' 1. X 1. Y 1. Z V ' V 1 V ' V 1 dus xx yy zz xx yy yy zz zz xx xx yy zz V ' V V e V V xx yy zz 23

KOMPRESSIEMODULUS K VERBAND TUSSEN ISOTROPE SPANNING EN DE VOLUMEVERANDERING isotrope spanning : 1 3 volumerek : e o xx yy zz xx yy zz invullen wet van Hooke : 3(1 2 ) 1 e o o E K K E 3(1 2 ) 24

HOOFDSPANNINGEN IS ER EEN RICHTING WAARBIJ ALLEEN NORMAALSPANNINGEN WERKEN OP EEN VLAKJE, DUS GEEN SCHUIFSPANNINGEN. WISKUNDIG BETEKENT DIT : DE SPANNINGSVECTOR VALT SAMEN MET DE NORMAALVECTOR VAN HET VLAK px nx py ny p n z z 25

z n p y x Opp=1 px xx xy xz nx py xy yy yz ny pz zx yz zz nz 26

EIGENWAARDE PROBLEEM : xx xy xz nx nx xy yy yz ny ny zx yz zz nz nz HOOFDSPANNINGEN = EIGENWAARDEN HOOFDRICHTINGEN = EIGENVECTOREN UITWERKEN xx xy xz nx xy yy yz ny zx yz zz nz 0 27

Een niet triviale oplossing bestaat indien de determinant nul is. 1 3 2 I1 I2 I3 met : I I 2 xx yy zz 0 yy yz xx xz xx xy yz zz xz zz xy yy I 3 xx xy xz xy yy yz xz yz zz Een derde-graadsvergelijking heeft in het algemeen 3 wortels. 28

Hieruit volgen - 3 hoofdspanningen 1, 2 en 3-3 normaalvectoren n 1, n 2 en n 3 De normaalvectoren staan loodrecht op elkaar. 1 2 De hoofdspanningen zijn invariant. Dat wil zeggen dat ze onafhankelijk zijn van de initiële richting van de x-, y- en z-as. 3 29

INVARIANTEN DE HOOFDSPANNINGEN VERANDEREN NIET BIJ ASSENTRANSFORMATIES DUS : DE CONSTANTEN I 1, I 2 en I 3 MOGEN DUS NIET VERANDEREN DEZE CONSTANTEN HETEN DAAROM INVARIANT 30

DEVIATORHOOFDSPANNINGEN sxx s sxy sxz nx sxy syy s syz ny szx syz szz s nz MET : s s s xx xx o xy xy yy yy o xz xz zz zz o yz yz en : s s s 1 3 o xx yy zz 0 31

KARAKTERISTIEK POLYNOOM (EIGENWAARDE-PROBLEEM) 3 2 1 2 3 s J s J sj 0 met : J1 I13 o 0! 2 1 2 J2 3 o I2 I1 I2 3 1 2 J I I I I I I 3 27 3 3 3 3 2o 2o 3 1 2 1 DE WAARDE J 2 KAN WORDEN HERLEID TOT : J 2 1 6 2 2 1 2 2 3 3 1 2 32

OCTAEDERVLAK x 1 x y x 2 z x 3 oct oct p vlak met normaalvector n = ( 1 / 3 3, 1 / 3 3, 1 / 3 3) ten opzichte van de hoofdrichtingen 33

SPANNINGEN OP HET OCTAEDERVLAK NORMAALSPANNING SCHUIFSPANNING 1 1 oct 1 2 3 o I1 3 3 1 2 9 3 2 2 2 oct 1 2 2 3 3 1 J2 DIT IS EEN INTERPRETATIE VAN I 1 en J 2 34

HOOFDSPANNINGSRUIMTE 3 1 2 35

HOOFDSPANNINGSRUIMTE 3 -vlak loodrecht op de ruimtediagonaal door de oorsprong ruimtediagonaal 1 2 3 2 1 36

HOOFDSPANNINGSRUIMTE 3 ruimtediagonaal -vlak r 1 2 37

CILINDERCOORDINATEN Afstand tot het -vlak I 3 1 o 3 3 oct Afstand tot de ruimtediagonaal 1 3 2J 3 2 2 2 1 2 2 3 3 1 r ( ) ( ) ( ) 2 oct Hoek in het -vlak 2 J 1 arccos 3 3 3 oct 38

SAMENVATING INVARIANTEN DE 3D SPANNINGSSITUATIE LIGT VAST MET HOOFDSPANNINGEN,, 1 2 3 DE 3D SPANNINGSSITUATIE LIGT VAST MET INVARIANTEN I, I, I 1 2 3 DE 3D SPANNINGSSITUATIE LIGT VAST MET INVARIANTEN o, J, J 2 3 DE 3D SPANNINGSSITUATIE LIGT VAST MET DE CILINDERCOORDINATEN, r, 39