Семинары Алексеевой
.pdfВ итоге имеем СЛАУ относительно четырех неизвестных C1 , |
C3 |
, C4 |
, |
|||||||||||||||||||
|
sin |
kl |
0 |
|
|
0 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
kl |
|
kl |
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
||||
|
0 |
|
|
sin |
cos |
1 |
|
C |
0 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
sin kl |
cos kl |
0 |
|
C |
4 |
|
|
0 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
0 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
kl |
k cos |
kl |
|
|
kl |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
k sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
k cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раскрыв определитель, получим трансцендентное уравнение.
f
Наименьший корень
Fкр |
2,3312 EJmin |
|
l2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2,331 |
|
|||
|
|
kl 2,331, |
|
|
k |
|
|
|
|
кр |
|||||||||
|
|
|
|
|
l |
2 |
EJ |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
min |
|
|
|
2EJ |
min |
|
|
2EJ |
min |
|
, |
|
|
1,347 . |
||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
l2 |
1,347l |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
2,331 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 5.
F
l 2
l
2
Получить ДУ для определения
z |
F |
|
|
|
кр |
|
M |
A |
A |
|
Fкр
Fкр
и записать ГУ к ним. Участок 1 ( 0 z l / 2 )
y |
M |
|
|
|
x |
|
v |
F |
z |
|
кр |
||
|
1 |
||
|
|
||
|
|
|
|
R |
z |
|
|
|
|
|
y
R |
R |
B |
|
B
R |
R |
0 |
|
0
Fкр
|
|
|
|
M x , |
|
M x Fкрv1 Rz |
, |
||||||||||
EJminv1 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Fкрv1 Rz . |
|
|
|||||||
|
|
|
EJminv1 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
R |
|
F |
|
|
|||
v |
|
|
кр |
v |
|
z |
кр |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
1 |
EJ |
|
|
1 |
|
|
EJ |
|
|
F |
|
|
|||
|
|
|
min |
|
|
|
|
min |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кр |
|
|
|||
k 2 |
Fкр |
|
|
|
|
v k 2v k 2 |
R |
z . |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
EJmin |
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
Fкр |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
v |
C |
sin kz C |
cos kz |
R |
z . |
|
|
||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кр |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v* частное решение |
Участок 2 ( l / 2 z l )
y
F |
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
R |
l / 2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
||
|
v2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M x |
, |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EJminv2 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M x Fкр ( v2 ) Rz R z |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
прогиб имеет знак! |
|
|
2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
M |
кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
v |
R |
l |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кр 2 |
|
|
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Fкр |
|
|
R |
|
l |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
R |
|
l |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
v |
|
|
|
|
k |
v |
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
EJ |
|
|
2 |
|
|
EJ |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
F |
|
2 |
|
|
|
|
|
min |
|
|
|
min |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
v |
C sin kz C |
cos kz |
R |
|
|
l |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
|
F |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v* частное решение
5констант C1 , C2 ,
1)при z
C3 , C4 , R
0, |
v |
0; |
|
1 |
|
|
4) |
при |
– пять ГУ: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2) |
при |
z |
l |
, v |
0; |
3) |
при z |
l |
, |
v 0; |
||||
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
2 |
|
2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
z |
l |
|
|
; 5) |
|
при |
z l, |
|
0. |
|
||||
|
|
|
||||||||||||
2 |
, v1 v2 |
|
v2 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 6. Получить ДУ для определения
R |
R |
y |
0 |
|
|
|
0 |
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
f |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
RA R |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
mA 0, |
Rl Fкр f 0 |
|
|
R Fкр |
f |
|||||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
l |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fкр
и записать ГУ к ним.
Участок 1 ( 0 z l / 2 )
y |
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
R |
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M x |
, |
|
|
M x |
Rz Fкр |
|
f |
z |
, |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
EJminv1 |
|
|
|
l |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
F |
|
|
|
f |
|
|
||
|
EJ |
v F |
|
z |
v |
|
кр |
|
z |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
min 1 |
|
|
|
|
|
кр |
l |
|
|
1 |
|
EJ |
|
|
|
|
l |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
min |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
k |
2 |
|
|
|
Fкр |
|
|
|
k |
2 |
|
f |
z . |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
EJmin |
v1 |
|
|
l |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
v |
C k 2 |
f |
|
z2 |
, |
|
v C z C k 2 |
f |
|
z3 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
1 |
|
1 |
|
|
|
l |
|
|
2 |
|
|
1 |
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
l |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Участок
2 (
l
/ 2
z
l
)
EJ |
min |
v |
|
2 |
M x
,
y
R
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кр |
|
|
M |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
f |
|
|
v |
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l / 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v k |
2 |
v |
k |
2 |
f |
|
1 |
|
z |
|
|
|
|
|
|
|||||||
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
M
x |
F |
|
f |
v Rz F |
|
|
f |
v |
|
|
||||||||
кр |
|
2 |
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
|
2 |
|
||||
|
|
|
|
F |
f |
|
1 |
z |
F |
|
|
v |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
|
кр |
|
2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
кр |
v |
|
|
кр |
f |
1 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
2 |
EJmin |
|
2 |
|
EJmin |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
C sin kz C |
cos kz f |
|
1 |
|
||
|
|||||||
2 |
3 |
4 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
F |
f |
z |
|
||
кр |
|
|
|
l |
|
l
z |
. |
|
|
|
|
l |
|
|
5 констант
C1
,
C2
,
C3
,
C4
,
f
– пять ГУ:
v* частное решение
1)при z 0, v1 0;
4)при z
Точное решение данной задачи
2) при z l
l / 2, |
v |
v |
; |
|
1 |
2 |
|
kl 4,32
/2, v1 f ;
5)при z
3) |
|
при z l / 2, |
v2 f ; |
l, v |
2 |
0. |
|
|
|
|
k 2 |
|
4,322 |
|
Fкр |
|
F |
4,322 EJ |
min |
|
|
2EJ |
min |
|
2EJ |
min |
, |
0,726. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
l2 |
|
EJmin |
|
кр |
l |
2 |
|
|
|
|
2 |
0,726l 2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,32 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пояснение.
Получаемое значение коэффициента оценив возможный диапазон значений
всегда можно проанализировать,для каждой задачи.
F |
F |
F |
F |
F
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1 2 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
||
|
|
|
|
|
||
|
В примере 4 получили 1,347 . |
В примере 6 – |
0,726. |
Сопротивление материалов
К.т.н., доцент Елена Геннадьевна Алексеева
Энергетический метод определения критической нагрузки
|
Критическая нагрузка |
Fкр |
U |
(1) |
|||||||||||
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
2 |
dz |
– потенциальная энергия деформации стержня при изгибе |
|||||||||
|
|
||||||||||||||
2 |
|
EJmin (v ) |
|||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
dz |
– перемещение сечения, где приложена сила. |
||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
2 |
|
(v ) |
|
|||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EJmin (v )2dz |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
0 |
|
|
(2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l0 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(v )2 dz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
l – геометрическая длина стержня
l0 – длина участка стержня, сжимаемого силой.
Выражение для прогибов
v(z)
выбирают приближенным. Для
получения приемлемого результата по энергетическому методу функция v(z) должна удовлетворять всем ГУ: кинематическим и статическим.
Кинематические ГУ:
–v 0, равенство нулю прогиба;
–v 0 , равенство нулю угла поворота.
Статические ГУ:
–v 0 , равенство нулю изгибающего момента, который пропорционален
кривизне |
M |
x |
EJ |
min |
v |
|
; |
|
|||||||
|
|
|
|
||||
|
0 , |
равенство нулю поперечной силы, |
|||||
– v |
Q |
|
dM |
x |
|
|
||||
|
|
|
|
|
y |
|
dz |
|
|
|
|
|
|
Qy
EJ |
|
|
min |
v |
|
|
|
.
Функция v(z) в энергетическом методе одна для всех участков, поэтому
условия стыковки участков не используются.
z
F
l
l0
y
Примеры ГУ z
|
|
|
|
F |
|
||
z l , v |
|
0 |
|
|
|
z l, v 0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
0. |
|
|
|
|
|
|
v |
z l0 , v 0 |
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
z l0 |
, v 0 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l0 |
|
|
|||||||
z 0, |
v 0, |
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
z 0, |
v 0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
v 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v 0. |