- •Основные понятия
- •Предмет сопротивления материалов
- •Изучаемые объекты
- •Классификация внешних сил
- •Метод сечений. Понятие о напряжениях
- •Вопросы для самопроверки
- •Центральное растяжение и сжатие
- •Напряжения при центральном растяжении и сжатии
- •Испытания на растяжение. Основные механические характеристики
- •Расчёты на прочность при центральном растяжении и сжатии
- •Статически неопределимые задачи при растяжении и сжатии
- •Решение трёх основных задач применительно к статически неопределимым конструкциям
- •Монтажные напряжения в статически неопределимых системах
- •Температурные напряжения в статически неопределимых системах
- •Расчёт статически неопределимых систем по предельным нагрузкам
- •Учёт собственного веса в расчётах на прочность
- •Вопросы для самопроверки
- •Сдвиг
- •Основные понятия о сдвиге
- •Вопросы для самопроверки
- •Теория напряжённого и деформированного состояния
- •Основные сведения о напряжённом состоянии детали в точке
- •Напряжения на произвольной площадке при линейном напряжённом состоянии
- •Напряжения на произвольной площадке при плоском напряжённом состоянии
- •Напряжения на произвольной площадке при объёмном напряжённом состоянии
- •Круги при Мора объёмном напряжённом состоянии
- •Закон Гука при объёмном напряжённом состоянии
- •Потенциальная энергия упругой деформации при объёмном напряжённом состоянии
- •Относительное изменение объёма тела
- •I теория предельных напряжённых состояний
- •II теория предельных напряжённых состояний
- •III теория предельных напряжённых состояний
- •IV теория предельных напряжённых состояний
- •Вопросы для самопроверки
- •Геометрические характеристики поперечного сечения бруса
- •Основные понятия о геометрических характеристиках
- •Моменты инерции элементарых сечений
- •Прямоугольник
- •Круг
- •Кольцо
- •Треугольник
- •Прокатные профили
- •Зависимость между моментами инерции относительно параллельных осей, одни из которых центральные
- •Зависимость между моментами инерции сечения при повороте от главных осей
- •Определение главных моментов и положения главных осей инерции сечения
- •Исследование моментов инерции графическим способом
- •Эллипс инерции
- •Определение моментов инерции сложных сечений
- •Вопросы для самопроверки
- •Изгиб
- •Основные понятия об изгибе. Расчётная схема балки
- •Поперечная сила и изгибающий момент
- •Равнодействующая распределённой нагрузки и её положение
- •Напряжения в балке при изгибе
- •Нормальные напряжения в балке при изгибе
- •Касательные напряжения в балке при изгибе. Формула Журавского
- •Расчёт балок на прочность по допускаемым напряжениям
- •Рациональная форма поперечного сечения балки
- •Перемещения балок при изгибе
- •Дифференциальное уравнение изогнутой оси балки
- •Балки переменного сечения
- •Балки равного сопротивления
- •Вопросы для самопроверки
- •Кручение
- •Основные понятия о кручении. Крутящий момент
- •Вычисление моментов, передаваемых на вал, по мощности и числу оборотов
- •Напряжения круглого вала при кручении и расчёт на прочность
- •Расчёт винтовых цилиндрических пружин с небольшим углом подъёма витка
- •Кручение брусьев некруглого сечения
- •Кручение тонкостенных брусьев (свободное кручение)
- •Свободное кручение тонкостенных брусьев с открытым профилем
- •Общий случай свободного кручения тонкостенного бруса с открытым профилем
- •Свободное кручение тонкостенных брусьев с замкнутым профилем
- •Вопросы для самопроверки
- •Устойчивость сжатых стержней
- •Потеря устойчивости сжатым стержнем. Формула Эйлера для критической силы
- •Влияние способа закрепления стержня на критическую силу
- •Расчёт сжатых стержней с помощью коэффициента снижения основного допускаемого напряжения
- •Выбор формы поперечного сечения и материала сжатого стержня на основании экономических соображений
- •Вопросы для самопроверки
повторить выводы, но можно вместо в соотношениях подставить − и получить:
|
= − ; |
|
= − ; |
2 |
= . |
|
|
|
|
2 |
Необходимо иметь в виду, что величина алгебраическая. Если ось направлена вниз, то во всех соотношениях нужно изменить знак перед на обратный.
6.4.Равнодействующая распределённой нагрузки и её положение
Изобразим участок балки, на котором действует распредел¼нная нагрузка (рис. 6.4.1). Покажем равнодействующую распредел¼нной нагрузки на участке от до . График изменения интенсивности = ( )
называется грузовой линией (название пришло от строителей), пло-
щадь под грузовой линией грузовой площадью.
∫
= ( ) = геометрический смысл равнодействующей
площадь под грузовой линией.
|
|
|
· = · ∫ |
( ) = ∫ |
· ( ) , |
Домашняя
JJ II
J I
Назад
На весь экран
Закрыть
Домашняя
JJ II
J I
Назад
Рис. 6.4.1. Равнодействующая распредел¼нной нагрузки
На весь экран
Момент равнодействующей · равен сумме моментов элемен-
тарных сил, откуда
∫
· ( )
=
∫
( )
это формула Вариньона для определения положения центра тяжести грузовой площади, т. е. = ц. т. (грузовой площади).
Таким образом, равнодействующая распредел¼нной нагрузки равна грузовой площади и проходит через е¼ центр тяжести.
Закрыть
6.5.Построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов
Эпюра это график изменения внутренних сил вдоль оси балки. Эпюры строятся, чтобы:
1)найти наиболее опасное сечение и произвести расч¼т на проч-
ность;
2)вычислить перемещения (графо-аналитический метод). Прежде всего необходимо знать все силы, действующие на балку: в
заданной балке (рис. 6.5.1) ýòî , , , .
Рис. 6.5.1. Построение эпюр и
Домашняя
JJ II
J I
Назад
На весь экран
Закрыть
1. Вычисление реакций опор с помощью уравнений статики. Нужно уравнения составить так, чтобы неизвестные разделились.
∑ = |
|
|
|
|
|
· ; |
|||
= 0, |
|
= |
|
|
|||||
|
|
|
|
||||||
∑ |
= − · + · = 0, |
|
= |
|
|
; |
|||
= =·0.− · |
|
|
|
· |
|
||||
|
|
|
|||||||
∑ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нужно обратить внимание, что для балок с прямой осью, всегда,
= 0.
Проверка: ∑ = − + = |
|
· − + |
|
· = 0. Это свидетель- |
||
|
|
|
|
|||
|
|
ствует о том, что реакции опор найдены верно. Довольно часто вычисления ведутся приближ¼нно. В этом случае, нужно сложить отдельно положительные и отрицательные слагаемые и разницу сравнить с одной из этих сумм (лучше, с минимельной из них).
2. Определение поперечных сил. Для данной балки невозможно выразить поперечную силу с помощью одной функции, поэтому балку разбиваем на участки 1 и 2.
1 = = · = , знак положительный, т. к. внешняя сила
поворачивает балку по ходу часовой стрелки.
2 = − = − · = , знак отрицательный, т. к. внешняя сила поворачивает балку против хода часовой стрелки.
Обращаем внимание на одну особенность, которая возникает при построении эпюр от сосредоточенных сил (рис. 6.5.2). Нужно ответить
Домашняя
JJ II
J I
Назад
На весь экран
Закрыть
на вопрос, чему равна поперечная сила в сечении под сосредоточенной силой? · или · здесь противоречие, т. к. в одном и том же се- чении действуют две поперечные силы. На самом деле, сила действует
не в точке, а на некоторой малой площадке. Тогда, в каждом сечении действует только одна поперечная сила, никакого противоречия нет. Поскольку длина этой площадки несоизмеримо мала по сравнению с длиной балки, в расч¼тных схемах изображается скачок силы.
Рис. 6.5.2. Характер приложения сосредоточенной силы
2. Определение изгибающих моментов.
|
|
= |
· |
|
= |
· |
· |
|
, знак положительный, т. к. внешняя сила |
|
|
||||||||
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
изгибает балку выпуклостью вниз. 1 изгибающий момент в любом
сечении первого участка. Выражение для 1 линейная функция. Для построения эюры ○M достаточно определить две точки (на границах
участка).
Домашняя
JJ II
J I
Назад
На весь экран
Закрыть
Ïðè 1 |
= 0, |
|
1 |
= 0; |
1 = , |
1 = |
· · |
. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Аналогично, по правым силам, вычисляем 2 |
|||||||||||||||||
|
2 |
= |
· |
|
2 |
= |
· |
· |
|
2 |
тоже линейная функция. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
· · |
|
|
||||||
Ïðè 2 |
= 0, |
|
2 |
= 0; |
2 = , |
2 = |
. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обращаем внимание, что в сечении на границе участков значения изгибающих моментов равны. Строим эпюру ○M . Èç ýïþð è âèä-
но, что наиболее опасным является сечение под силой , т. к. здесь и
наибольшая (по абсолютной величине) поперечная сила и наибольший изгибающий момент.
6.6.Контроль правильности построения эпюр
и
1. Если по длине участка:
а) = 0, т. е. = 0, то эпюра ○Q = , а эпюра ○M ограничена наклонной прямой;
б) = , т. е. = , то эпюра ○Q наклонная прямая, а эпюра ○M кривая второго порядка;
в) ̸= , т. е. ̸= , то эпюра ○Q кривая -го порядка,
Домашняя
JJ II
J I
Назад
На весь экран
Закрыть
а эпюра |
M кривая + 1-го порядка. |
|
|
|||||||
2. |
|
○ |
|
|
|
|
|
|
||
|
Выпуклость эпюры M направлена в сторону , противоположную |
|
|
|||||||
|
|
|
○ |
|
|
|
|
Домашняя |
||
|
|
|
2 |
|
|
|||||
направлению распредел¼нной нагрузки, так как = |
|
,. |
JJ |
II |
||||||
2 |
||||||||||
|
|
|||||||||
а) < 0 выпуклость эпюры |
M вверх (кривая выпукла); |
J |
I |
|||||||
|
|
|
выпуклость эпюры |
○ |
|
|
||||
á) |
> 0 |
|
M вниз (кривая вогнута). |
|
|
|||||
|
|
○ |
|
|
3. Каждая ордината эпюры поперечных сил ( = ) тангенс, образуемого с осью , угла наклона касательной к эпюре в соот-
ветствующей точке. Если, идя по левым силам, на некотором участке балки:
а) > 0, то есть tg > 0, то возрастает; б) < 0, то есть tg < 0, то убывает;
в) проходит через ноль, меняя знак с плюса на минус, то =
Назад
На весь экран
;
проходит через ноль, меняя знак с минуса на плюс, то =
.
ã) = 0, òî åñòü tg = 0, òî = .
4.В сечении под сосредоточенной силой на эпюре скачок вели- чину силы, а на эпюре ○M излом.
5.На концевой шарнирной опоре ○Q равна реакции этой опоры с
соответствующим знаком, а = 0, если в опорном сечении не прило-
жена сосредоточенная пара сил.
6. На свободном конце балки (консоли) = 0, если нет сосредото-
Закрыть