s8 PPD1 Teorie Polin Navier

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  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

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    PLCI PLANE

    DREPTUNGHIULARE

    1

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    ECUAIA FUNDAMENTALa plcilor plane dreptunghiulare

    Ipoteze

    x

    y

    z

    h

    x

    yl

    l

    p x,y( )= ct

    yx lla

    a

    h

    ,min

    20

    1

    80

    1

    5

    1max h

    w

    Plci plane subiri cu deformaii mici

  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

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    Ipoteze

    Ipoteza lui Kirchhoff:O dreapt normal la planul

    median nainte de deformare rmne dreapt inormal la planul median dup deformare

    Planul median este inextensibil n planul su

    zeste neglijabil n raport cu x i y

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    Aspectul static

    xz

    x

    x

    yz

    dx

    yd

    h/2

    h/2

    zdz

    1

    1

    y

    xy

    yz

    yx

    Txz

    MxxyM

    yzT

    yM

    Myx

    x

    y

    z

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    Aspectul static

    Txz

    Mx

    xyMyzT

    yM

    Myx

    x

    y

    z

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    Aspectul geometric

    y

    w

    x

    w

    y

    x

    x, y

    z

    h

    w

    u, v

    x

    y

    ,

    z

    zv

    zu

    y

    x

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    Ecuaia Sophie Germain - Lagrange

    D

    yxpyxw

    ,,22

    2

    2

    2

    22

    yx

    D

    yxp

    y

    w

    yx

    w

    x

    w ,2

    4

    4

    22

    4

    4

    4

    ecuaie diferenial liniar de ordinul IV,neomogen, cu coeficieni constani

    23

    112

    EhD

    rigiditatea cilindricla ncovoiere a plcii

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    Eforturi secionale

    2

    2

    2

    2

    y

    w

    x

    wDMx

    2

    2

    2

    2

    xw

    ywDMy

    wx

    Dy

    M

    x

    MT

    yxxxz

    2

    wy

    D

    y

    M

    x

    MT

    yxyyz

    2

    momente ncovoietoare

    momente de torsiune yx

    wDMM yxxy

    2

    1

    fore tietoare

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    CONDIII DE CONTUR

    x

    y

    z

    h

    b

    aO A

    B C

    latur ncastrat

    latur simplurezemat

    latur ncastratelastic

    latur liber

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    Condiii de conturx

    y

    z

    h

    b

    aO A

    B C

    0w 0

    y

    wy 02

    2

    x

    wx

    002

    yx

    w

    x y

    2

    2

    y

    wDMx

    2

    2

    y

    wDMy

    0xyM

    yx MM

    3

    3

    y

    wD

    y

    MT

    yyz

    Latura ncastrat OA (y = 0)

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    Condiii de conturx

    y

    z

    h

    b

    aO A

    B C

    0w 0xM 022

    2

    2

    y

    w

    x

    w

    02

    2

    ywy

    02

    2

    x

    w

    Latura simplu rezemat OB (x= 0)

    Fora tietoare generalizat

    010022

    yx

    wDM

    yx

    w

    y xyxyx

    2

    3

    3

    3* 2

    yx

    w

    x

    wD

    y

    MTT

    xy

    xzxz

    laturiilunguln.ctx

    y

    z

    xyM dy

    dyxyM

    dy

    (M + ...)xy

    (M + )xy

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    Condiii de conturx

    y

    z

    h

    b

    aO A

    B C

    Latura cu rezemare elastic AC (x = a)

    y

    xzR

    Mx

    Rxz

    xM

    -solicitarea la ncovoiere a grinzii n planul yOz :

    xzRxq

    EI

    xq

    y

    w

    ;

    4

    4

    gr

    xz

    EI

    R

    y

    w

    4

    4

    2

    3

    3

    3

    4

    4

    2yx

    w

    x

    w

    EI

    D

    y

    w

    gr

    -solicitarea la torsiune a grinzii:

    y

    xtt

    t dyyMMGI

    M0

    ; xt

    t

    t

    MGIdy

    dM

    GIy

    11

    2

    2

    2

    2

    2

    3

    y

    w

    x

    w

    GI

    D

    yx

    w

    t

    yx

    w

    y

    x

    2

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    Condiii de conturx

    y

    z

    h

    b

    aO A

    B C

    Latura liber BC (y = b)

    yx

    w

    y

    wD

    x

    MTR

    yx

    yzyz 2

    3

    3

    3

    2

    Fora tietoare generalizat

    0,0 yzy RM sau 00 , QRMM yzy

    DM

    xw

    yw 0

    2

    2

    2

    2

    /0

    D

    Q

    yx

    w

    y

    w 02

    3

    3

    3

    /02

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    - plci libere de legturi, ncrcate pe contur cu momente ncovoietoarei/sau de torsiune distribuite uniform

    0,22 yxw feydxcybxyaxyxw 22,

    REZOLVAREA PLCILOR PLANEDREPTUNGHIULARE

    Soluii exacte cu polinoame algebrice:

    caDy

    w

    x

    wDMx

    2

    2

    2

    2

    2

    acDx

    w

    y

    wDMy

    2

    2

    2

    2

    2

    bDyx

    wDMxy

    11

    2

    1M

    2M12M

    21M

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    0M

    0M

    Exemple:O

    b /2

    y

    b /2

    x

    z

    a /2 /2a

    placa supus la ncovoiere

    0; 12021 MMMM

    012

    0

    bD

    Mca

    feydxyx

    D

    Mw

    220

    12

    .ctyx

    paraboloid de revoluie

    d = e = f = 0 dac se consider c n punctul O (lax=0 iy=0)

    0w

    0x

    w

    0

    y

    w

    220

    12yx

    D

    Mw

  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

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    placa supus la torsiune

    01221 ;0 MMMM

    1

    0

    0

    D

    Mb

    ca

    xy

    D

    Mw

    1

    0 .ctxy

    0M

    0M

    M02 2M0

    M2 02M0

    paraboloid hiperbolic

    d = e = f = 0

  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

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    serii duble trigonometriceNavier:

    plciplane dreptunghiulare simplu rezemate pe contur; origineasistemului de axe trebuie sfie ntr-un colal plcii

    depinde dencrcare

    ncrcaredistribuitsinusoidal ncrcaredistribuituniform, localsau pe toat suprafaa plcii ncrcare distribuit liniar forconcentrat

    ybn

    xa

    m

    wyxwn

    mnm

    11 sinsin,

    mnw ybn

    xa

    mpyxp

    nmn

    m

    11

    sinsin,

    ydxdybn

    xa

    m

    yxpabp

    ba

    mn

    sinsin,

    4

    00

    REZOLVAREA PLCILOR PLANEDREPTUNGHIULARE

    Soluii cu serii Fourier = exacte pentru un numr infinit de termeni

  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

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    serii simple trigonometrice: Lvy plci plane dreptunghiulare simplu rezemate pe dou laturi paralele,

    orice tip de rezemare pe celelalte laturi; axa pe laturile simplu

    rezemate trebuie s fie ax de simetrie

    yxwyxwyxw p ,,, 0 0,0

    22 yxw

    D

    yxpyxwp

    ,,22

    02sin,4

    44

    2

    22*

    10

    mm

    IVm

    mm Y

    amY

    amYx

    amyYyxw

    a

    myyDyyCyByAyY mmmmmmmmmm

    ,shchshch)(

    (*)

    (**)

    analog grinda-perete

    dac

    D

    xp

    dx

    wdxpp

    p 4

    4**dezvoltare n serie simpl trigonometric

    Obs. Seriile simple trigonometrice sunt mult mai rapid convergente dectseriile duble trigonometrice.

  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

    19/27

    SOLUII APROXIMATIVE

    metode variaionale: Ritz - Galerkinteorema minimului energiei poteniale totale Galerkinprincipiul lucrului mecanic virtual

    metode numerice: metoda diferenelor finite metoda elementului finit metoda fiilor finite

  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

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    ax

    y

    b

    z

    A B

    C D

    p( )x,yAPLICAREASOLUIEINAVIER

    ,3,2,1,;;sinsin,11

    nminecunoscuicoeficienwyb

    nx

    a

    mwyxw mn

    nmn

    m

    Verificarea condiiilor de margine:AB, CD(y= 0,y= b)

    0

    0sinsin

    00

    12

    22

    12

    2

    0

    2

    2

    2

    2

    y

    nmn

    m

    y

    y

    M

    yb

    nx

    a

    m

    b

    nw

    y

    w

    x

    w

    y

    wDM

    Mw

    AC,BD(x= 0,x= a)

    0

    0sinsin

    00

    12

    22

    12

    2

    0

    2

    2

    2

    2

    x

    nmn

    m

    x

    x

    M

    yb

    nx

    a

    m

    a

    mw

    x

    w

    yw

    xwDM

    Mw

    D

    yxpyxw

    ,,22

    2

    3

    112;

    Eh

    D

    2224

  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

    21/27

    yb

    nx

    a

    m

    a

    mw

    x

    w

    nmn

    m

    1

    2

    2

    22

    14

    4

    sinsin

    yb

    nx

    a

    m

    b

    n

    a

    mw

    yx

    w

    nmn

    m

    12

    22

    2

    22

    122

    4

    sinsin

    yb

    nx

    a

    m

    b

    nw

    y

    w

    nmn

    m

    1

    2

    2

    22

    14

    4

    sinsin

    y

    b

    nx

    a

    m

    b

    n

    a

    mww

    nmn

    m

    1

    2

    2

    22

    2

    22

    1

    22 sinsin

    D

    yxp ,

    Dezvoltarea ncrcrii n serie dubl trigonometric:

    yb

    nx

    a

    mpyxp

    nmn

    m

    11

    sinsin,

    D

    p

    b

    n

    a

    mw mnmn

    2

    2

    2

    2

    24 dxdy

    b

    nx

    a

    myxp

    abp

    ba

    mn

    sinsin,

    4

    00

    I

    bamn

    mn ydxdyb

    nx

    a

    myxp

    bn

    amDab

    bn

    am

    p

    Dw

    sinsin,

    41

    002

    2

    2

    2

    2

    4

    2

    2

    2

    2

    24

    a

  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

    22/27

    Exemplu

    ax

    y

    b

    x0

    0y

    c c

    dd

    z

    pctyxp ,

    dydyy

    cxcxx

    00

    00

    ,

    ,

    21sinsin0

    0

    0

    0

    IpIdxdyb

    nx

    a

    mpI

    dy

    dy

    cx

    cx

    ca

    mx

    a

    m

    m

    a

    a

    m

    xa

    m

    xdxa

    mI

    cx

    cx

    cx

    cx

    sinsin2cos

    sin 01

    0

    0

    0

    0

    dbny

    bn

    nb

    b

    n

    y

    b

    n

    ydybnI

    dy

    dy

    dy

    dy

    sinsin2

    cos

    sin 02

    0

    0

    0

    0

    db

    ny

    b

    nc

    a

    mx

    a

    m

    b

    n

    a

    mDmn

    pwmn

    sinsinsinsin16

    002

    2

    2

    2

    26

    b

  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

    23/27

    Caz particular: ncrcare distribuit uniform pe toat placa2

    ;2

    00

    bdy

    acx

    ,5,3,1,;16

    2

    2

    2

    2

    26

    nm

    b

    n

    a

    mDmn

    p

    ,5,3,1,;sinsin

    16,

    12

    2

    2

    2

    21

    6

    nm

    b

    n

    a

    mmn

    yb

    nx

    a

    m

    D

    pyxw

    nm

    ,5,3,1,;sinsin16

    12

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    142

    2

    2

    2

    nmyb

    nx

    a

    m

    b

    n

    a

    mmn

    bn

    amp

    y

    w

    x

    wDM

    nm

    x

    ,5,3,1,;sinsin161

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    142

    2

    2

    2

    nmy

    bnx

    am

    b

    n

    a

    mmn

    a

    m

    b

    n

    pxw

    ywDM

    nm

    y

    ,5,3,1,;coscos

    1611

    1

    2

    2

    2

    2

    2

    1

    4

    2

    nm

    bn

    am

    yb

    nx

    a

    m

    ab

    p

    yx

    wDM

    nm

    xy

    2sin

    2sin

    16 222

    2

    2

    2

    26

    nm

    b

    n

    a

    mDmn

    pwmn

  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

    24/27

    Plac ptrat din oel (a = b; = 0,3):

    ,5,3,1,;

    sinsin16

    ,1

    2221

    6

    4

    nmnmmn

    yb

    nx

    a

    m

    D

    payxw

    nm

    ,5,3,1,;sinsin

    16

    1222

    22

    14

    2

    nmyb

    nx

    a

    m

    nmmn

    nmpaMM

    nm

    yx

    ,5,3,1,;

    coscos16

    1 1 22214

    2

    nmnm

    yb

    nx

    a

    m

    pa

    M nmxy

  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

    25/27

    n centrul plcii, la x=y= a/2:

    ,5,3,1,;16

    116

    4

    max

    nmtD

    paw

    n

    mn

    m

    2221

    2

    222

    12sin

    2sin

    nmmnnmmn

    nm

    t

    nm

    mn

    D

    pa

    ttttttttttttttttD

    pat

    D

    pa

    D

    pattttttttt

    D

    pat

    D

    pa

    D

    patttt

    D

    pat

    D

    pa

    Dpat

    D

    patD

    pa

    w

    nmn

    m

    n

    mn

    m

    nmn

    m

    nmn

    m

    4

    777557733771175553355115333113116

    47

    1

    7

    16

    4

    4

    5553355115333113116

    45

    1

    5

    1

    6

    4

    4

    333113116

    43

    1

    3

    16

    4

    4

    116

    41

    1

    1

    16

    4

    max

    004045931,0

    1616

    0040647,01616

    004055,01616

    004161,01616

    ,5,3,1,;16

    114

    2

    max,max,

    nmt

    paMM

    n

    mn

    m

    yx

    222221

    2

    222

    22 1

    2sin

    2sin

    nmmn

    nmnm

    nmmn

    nmt

    nm

    mn

    2

    2

    2

    max

    0482,0

    04692,0

    05338,0

    pa

    pa

    pa

    M

    0,5,3,1,;2cos

    2

    cos

    1611

    2221

    4

    2

    xy

    nm

    xy Mnmnm

    nm

    paM

  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

    26/27

    La colurile plcii:

    A(0,0):

    ,5,3,1,;16

    1

    11

    4

    2

    nmtpa

    M

    n

    mn

    m

    xy

    22

    2

    222

    032,0

    0314,0

    02877,01

    pa

    pa

    pa

    Mnm

    t Axymn

    B(a,0):

    A

    xy

    B

    xymn MMnm

    t

    222

    1

    C(0,a):

    AxyCxymn MM

    nmt

    222

    1

    D(a,a):

    A

    xy

    D

    xymn MM

    nm

    t

    222

    1

    n axele de simetrie:

    x=a/2sauy = b/2

    Mxy

    = 0

    ax

    y

    a

    Mx yM

    Mmax pa2= 0,047

    y

    a

    ax

    xMy

    0,032pa

    2

  • 7/24/2019 s8 PPD1 Teorie Polin Navier

    27/27

    S se determine wmax,Mmax iMxy,max pentru o placptrat din beton armat

    simplu rezemat pe contur cu

    a= 6 m;E= 3e7 kN/m2; = 0,2; h= 14 cm;p= 20 kN/m2

    lund m= n= 7, respectiv 50 i 100.

    Sse compare soluiile cu cele furnizate de MEF.

    Tem: termen de predareS12 (17.12.2014)