- •1. Постановка задачи
- •Основные зависимости технической теории изгиба призматических балок
- •Если воспользоваться известной из курса аналитической геометрии линейной приближённой дифференциальной зависимостью, устанавливающей значение кривизны:
- •Граничные условия по концам рассматриваемой балки
- •Определение значений постоянных интегрирования
- •Общий интеграл дифференциального уравнения изгиба рассматриваемой однопролётной балки
- •Определение изгибающих моментов, действующих на рассматриваемую однопролётную балку
- •Значение коэффициента опорной пары в районе упругой заделки рассматриваемой однопролётной балки
- •Определение перерезывающих сил n (X), действующих на рассматриваемую однопролётную балку
- •Расчет значений параметров изгиба однопролетной балки со свободно опертым и упруго защемленным концами
- •Определение экстремального значения изгибающего момента в пролёте рассматриваемой балки
- •Основные задачи по проектированию балочной конструкции
- •Определение длины призматического участка балки
- •Определение расчётных значений изгибающего момента и перерезывающей силы для проектирования балки
- •Подбор профиля поперечного сечения балки по действующему сортаменту
- •Определение нормальных и касательных напряжений, вызванных изгибом балки
- •Выбор марки материала балки
- •Конструкция балки в районе непризматичности
- •На рис. 3 показана конструкция рассматриваемой однопролётной балки и представлены основные конструктивные параметры, полученные в результате её проектирования.
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
Основные зависимости технической теории изгиба призматических балок
В основе технической теории изгиба балок лежит принимаемая гипотеза плоских сечений, на основании которой устанавливается следующая связь между изгибающим моментом M(x), действующим на балку и радиусом кривизны «R» балки в любой точке (x):
EJ / R = M(x) (1)
Если воспользоваться известной из курса аналитической геометрии линейной приближённой дифференциальной зависимостью, устанавливающей значение кривизны:
1/ R = WII(x), (2)
справедливое при малых значениях деформаций балки, когда имеет место неравенство:
WI(x) « 1.0 ,
то уравнение (1) преобразуется в следующее дифференциальное уравнение второго порядка относительно прогиба балки W(x):
EJ WII (х) = M(x). (3)
Для получения полного дифференциального уравнения, описывающего деформирование статически неопределимой балки с самыми разными граничными условиями и при действии различных внешних нагрузок необходимо воспользоваться зависимостями Журавского:
,
,
подстановка которых в уравнение (3) приводит к дифференциальному уравнению изгиба призматической балки следующего вида:
EJWIV (x) = q (x) (4)
В этом уравнении, которое может быть отнесено к уравнению равновесия, левая часть представляет собой интенсивность внутренних усилий, вызванных сопротивлением балки упругому деформированию – изгибу. Эти внутренние усилия уравновешиваются действующими на балку внешними усилиями q(x), стоящими в правой части уравнения (4).
После четырёхкратного интегрирования дифференциального уравнения изгиба балки (4) общий интеграл этого уравнения представляется выражением:
,
(5)
в котором величины А, В, С, D являются постоянными интегрирования, определяемые исходя из граничных условий по концам рассматриваемой балки. При этом каждая из величин А, В, С, D имеет определённый физический смысл, а именно:
D = W(0) - значение прогиба балки в начале координат,
С = WI(0) - значение угла поворота поперечного сечения балки в начале координат,
В - M(0) / EJ, где M(0) - значение изгибающего момента, действующего на балку в начале координат,
А = N (0) ) / EJ, где N (0) - значение перерезывающей силы, действующей на балку в начале координат.
В соответствии с вышеуказанными величины А и В являются силовыми параметрами, а величины С и D являются кинематическими параметрами.
Граничные условия по концам рассматриваемой балки
Для определения значений постоянными интегрирования А, В, С, D необходимо составить граничные условия для рассматриваемой балки, расчётная схема которой приведена на рис.1.
Граничные условия для параметров изгиба балки на её левом конце при значении х = 0 имеют вид:
W(0) = 0 (6)
WII (0) = 0 (7)
Условие (6) определяет значение прогиба балки в начале координат, а условие (7) определяет значение изгибающего момента, действующего на балку в начале координат).
На правом конце балки при значении х = L граничные условия для параметров изгиба имеют вид:
W(L) = 0 (8)
(9)
Условие (8) определяет значение прогиба балки на правом конце балки, а условие (9) устанавливает связь между значением угла поворота WI(L) поперечного сечения балки на правом её конце и изгибающим моментом M(L), действующим на балку в районе упругого защемления (при х = L ).
