Позацентровий розтяг або стиск викликається навантаженням, рівнодійна якого Р проходить паралельно до осі стержня з ексцентриситетом е.
Нехай на стержень довільного перерізу діє одна сила Р, яка паралельна до осі стержня і перетинає будь-який поперечний переріз у точці р (рис. 8.4). Координати точки р в системі головних центральних осей позначимоzр іyp. В будь-якому поперечному перерізі внутрішній силові фактори дорівнюють:
N=P; My=Pzy; Mz=Pyp. (8.10)
На основі принципу суперпозиції нормальне напруження а в довільній точці перерізу дорівнює сумі напружень від кожного силового фактору
(8.11)
Підставляючи (8.10) в (8.11), одержимо
(8.12)
Винесемо Р/А і врахуємо, що
де іz, iy— головні радіуси інерції поперечногоперерізу стержня. Tоді
. (8.13)
Формула (8.13) дає можливість знайти нормальні напруження в довільній точці поперечного перерізу стержня.
Тут z, у — координати довільної точки, а осі z, у вибирають так, щоб точкар лежала в 1-ій чверті.
Ми розглянули випадок, коли сила Р — розтягуюча. Якщо ж сила Р — стискаюча, то в формулі (8.13) перед Р треба записати знак мінус.
8.4 Розрахунок на міцність при позацентровому розтягу-стиску
Для визначення в даному перерізі небезпечних точок, треба знайти положення нейтральної лінії. Для цього прирівняємо (8.13) до нуля і, скорочуючи на Р/ А, одержимо
(8.14)
Отже, нейтральна лінія є прямою, що не проходить через початок координат. Її положення доцільно визначати через відрізки, що відсікаються нею на координатних осях. Позначимо ці відрізки через zн і ун (рис. 8.5).
Підставляючи у формулу (8.14) по черзі у = 0 та z= 0, одержимо для них вирази
; (8.15)
З співвідношення (8.15) видно, що нейтральна лінія перетинає координатні осі в точках, які належать квадранту, протилежному до того, в якому знаходиться точка р.
Якщо провести паралельно до нейтральної лінії дотичні до контуру перерізу, то знайдемо найбільш небезпечні точки В і D (рис. 8.5), які найбільш віддалені від нейтральної лінії. Напруження в цих точках і умова міцності запишуться у вигляді
(8.16)
Де zB, уB і ZD, yD — координати точок В і D відповідно. Епюра напружень показана на рис. 8.5.