Составной стержень

Составной стержень

Двутавровый брус практически был исследован в чугуне. В развитии этой конструктивной формы теоретическая работа предшествовала практическому применению; на основе теории брус был задуман сначала с равными полками, затем он был изменен, чтобы удовлетворять особенностям использованного материала. К 1824 году авторитетным специалистом по сопротивлению материалов был Томас Тредгольд (Thomas Tredgold), британский инженер и автор учебника [51]. В своей книге Тредгольд описал доводы, которые привели его к симметричному двутавровому профилю как самой грузоподъемной форме поперечного сечения. Он предложил распределить большую часть его материала в максимально возможной степени далеко от нейтральной оси (сегодня мы бы сказали, что следует стремиться к идеальному двутавру). После этих исследований Тредгольд продолжил строить такой брус из чугуна. Стенка и две равные полки этого бруса были одинаковой толщины, поскольку эта форма особенно подходила для учета поведения профиля при охлаждении металла. К сожалению, Тредгольд проводил очень узкие испытания, при которых измерялись только прогибы центра под собственным весом балки. Таким образом, он стоял на самом пороге открытия новой и эффективной конструктивной формы, но его отказ от проведения полного цикла экспериментов не дал убедительных доводов практикующим инженерам.

Фэйрбэйрн полагал, что эксперименты Тредгольда были, вероятно, выполнены за 2 или 3 года до публикации второго выпуска книги Тредгольда в 1824 г., т. е. приблизительно в 1821 или 1822 г. Однако Фэйрбэйрн чувствовал, что его собственная работа 1824 года была, вероятно, первым серьезным усилием по улучшению пропорции чугунных балок, и последующей работой Фэйрбэйрна и Уатта было начато исследование относительно роли отдельных полок двутавра. Тредгольд исследовал случай равных полок, и проблема должна была ждать еще почти 10 лет, пока Итон Ходкинсон (Eaton А. Hodgkinson), британский математик и исследователь сопротивления материалов, определил правильные пропорции для чугунных балок. Классические эксперименты Ходкинсона были начаты в 1827 г., исходя из нового и непредубежденного подхода, когда было решено искать ответ на вопрос, могла бы та же несущая способность быть получена с меньшими количествами металла путем совершенствования формы поперечного сечения [43]. Испытания состояли в доведении балки до разрушения поперечной нагрузкой, и Ходкинсон начал с двутаврового профиля Тредгольда с равными полками (рис. 2.9, а), а затем он увеличивал размер разрушавшегося растянутого пояса до тех пор, пока испытываемый образец не стал ломаться от сжатия в верхнем поясе. Он тогда установил «идеальное» сечение чугунной балки, когда отношение площадей сжатого и растянутого пояса — один к шести (рис. 2.9, б). Пропорции для чугунной балки были определены в 1827 г. Ход- кинсоном, но приемлемых результатов для использования сварочного железа нужно было ждать, пока Фэйрбэйрн в 1845 году не выполнил его известные эксперименты, связанные со строительством трубчатых мостов «Британия» и «Конвей». Проектировал эти мосты Роберт Стефенсон (Robert Stephenson), сын основоположника железных дорог Георга Стефенсона (George Stephenson). Стефенсон привлек Фэйрбэйрна к экспериментальному обоснованию конструктивных решений, а своего друга Ходкинсона — к расчетам мостов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *