Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Октября 2009 в 18:09, Не определен
Современные базовые учебники по сопротивлению материалов, теории упругости, пластичности 13, 5, 7 изложены во внушительных объемах и в основном ориентированы на подробном изложении теории. Это обстоятельство усложняет процесс самостоятельного изучения предмета и послужило побудительной причиной подготовки настоящего издания.
В книге в доступной, но достаточно строгой форме изложены основные разделы классического курса сопротивления материалов, теории упругости и пластичности, которые сопровождаются подробными примерами расчетов, что несомненно должно облегчить процесс самостоятельного освоения предмета.
Рис. 5.13
Sy = -P - qЧ5 + RA + RB = 0;
-110 + 110 = 0; 0 = 0.
Удовлетворение этого уравнения говорит о правильности вычисления величин и направления опорных реакций.
Определение количества участков
Учитывая, что границами участков являются точки приложения внешних сил и опорных реакций, а также сечения, где распределенная нагрузка меняется скачкообразно. Поэтому заданная балка имеет четыре участка: I участок - КА; II участок - АС; III участок - СВ и IV участок - ВD (рис. 5.13, б).
Составление аналитических выражений Qy, Mx и определение значений их в характерных сечениях каждого участка
Поместив начало системы координат в центре тяжести крайнего левого поперечного сечения балки, и рассекая ее в пределах участка I, рассмотрим равновесие левой части балки длиной z1 (рис. 5.14, а). Составив уравнения равновесия Sy = 0 и для этой части, найдем аналитические выражения изменения Qy и Mx на участке I, где z1 изменяется в пределах 0 Ј z1 Ј 1 м:
Рис. 5.14
Sy = 0, - - P = 0, = -P (постоянная величина);
, - - PЧz1 = 0, = -PЧz1 (уравнение прямой линии).
Знак “минус” у говорит о том, что в этом сечении возникает поперечная сила, действующая в направлении, обратном показанному на рис. 5.14, а, а у - что в сечении будет возникать изгибающий момент, растягивающий верхние волокна, а не нижние, как показано на рис. 5.14, а. Для определения величин и в характерных сечениях этого участка подставим значения z1 в полученные аналитические выражения:
при z1 = 0 = -10 кН, = -10Ч0 = 0;
при z1 = 1 м = -10 кН, = -10Ч1 = -10кНЧм.
Проведя сечение в пределах участка II, рассмотрим равновесие левой отсеченной части балки (рис. 5.14, б) и из уравнений равновесия Sy = 0 и найдем аналитические выражения для и на этом участке, где z2 изменяется в пределах 1 м Ј Ј z2 Ј 3 м:
Sy = 0, - - P + RA = 0, = RA - P (постоянная величина);
, - - PЧz2 + RA (z2 - 1) = 0,
= RA (z2 - 1) - PЧz2 (
Подставив в полученные выражения значения z2 , соответствующие граничным сечениям участка II, определим величины и , возникающие в этих сечениях:
при z2 = 1 м = 40 - 10 = 30 кН,
= 40Ч(1 - 1)-10Ч1 = -10 кНЧм;
при z2 = 3 м = 30 кН, = 40Ч(3 - 1) - 10Ч3 = 50 кНЧм.
Сделав сечение в пределах участка III, составив и решив уравнения равновесия Sy = 0 и для левой отсеченной части (рис. 5.15), получим аналитические выражения изменения Qy и Mx на участке III, где z3 изменяется в пределах 3 Ј z3 Ј 7 м:
Sy = 0, - - P + RA - qЧ(z3 - 3) = 0,
= RA - P - qЧ(z3 - 3) -уравнен
, ,
- уравнение параболы.
Рис. 5.15
Теперь найдем
и
в граничных сечениях С и В
участка III: при z3 = 3 м
= 40 - 10 -
- 20Ч(3- 3) = 30 кН,
= 40Ч(3 - 1)-10Ч3 - = -50 кНЧм;
при z3 = 7 м = 40 - 10 - 20Ч(7 - 3) = -50 кН,
= 40Ч(7 - 1) - 10Ч7 - = 10 кНЧм.
Как
видно, поперечная сила
на этом участке принимает в некотором
сечении нулевое значение и меняет знак
при прохождении через него (рис. 5.13, в).
Поэтому в сечении, где
=
= 0, будет экстремальное значение изгибающего
момента. Для его определения найдем величину z0 ,
при котором
= 0. Приравняв выражение для
к нулю, получим:
RA -P - qЧ(z0 - 3) = 0, м.
Подставив найденное значение z0 = 4,5 м в выражение для , найдем величину экстремального значения изгибающего момента на этом участке Mmax = 72,5 кНЧм.
Для получения аналитических выражений изменения Qy и Mx на участке IV целесообразно начало координат перенести в сечение D и рассматривать равновесие правой отсеченной части, т.к. в этом случае вследствие меньшего количества внешних сил, приложенных к правой части балки, аналитические выражения будут проще по своему виду, а вычисление ординат менее трудоемко.
Рис. 5.16
Аналитические выражения и на участке IV (рис. 5.16) (0 Ј z4 Ј Ј 1 м) получим из следующих уравнений:
Sy = 0, - - qЧz4 = 0, = qЧz4 - (прямая линия);
, , - (парабола).
В граничных сечениях D и В участка IV ординаты эпюр Qy и Mx :
при z4 = 0 = 0, = 20 кНЧм;
при z4 = 1 м = 20Ч1 =20 кН, кНЧм.
Так как величина на участке IV изменяется по закону квадратной параболы, то для уточнения ее очертания надо определить ординату эпюры Mx в каком-нибудь промежуточном сечении. Например, при z4 = 0,5 м, где ордината будет равна:
Построение эпюр Qy и Mx для всей балки