
Сопр11 / РТМ СЕМИНАРА 3-2
.pdf
РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ СЕМИНАРА ПО ДЗ № 2
Тема семинара: КРУЧЕНИЕ статически неопределимого прямого бруса
ЗАДАЧА 1. Построение эпюр ВСФ, углов закручивания и τmax в статически неопределимом прямом брусе при силовом нагружении сосредоточенными и распределенными парами сил.
1. Исходная расчетная схема
Рис. 1 |
Рис. 2 |
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
Этап 1. Расчет геометрических характеристик сечений бруса
1.1.Для расчетов на жесткость
J k ,1 |
= 0.1d 4 [1 |
− ( |
0.8 |
)4 |
] = 0.09744d 4 ; |
J k , 2 |
= 0.229 2d d 3 =0.458d 4 ; |
|||||||||||||||
2 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
= (2d )2 = 4d 2 ; |
|
dS |
|
4 |
2d |
|
|
|
|
4 F |
2 |
|
4 |
16 d 4δ |
= 0.8d 4 . |
||||||
F |
v∫ |
|
= |
|
|
; |
J |
k ,3 |
= |
|
k |
|
= |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
k |
|
|
|
|
|
δ |
|
|
δ |
|
|
|
|
dS |
|
|
|
8 |
d |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v∫ |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ |
|
|
|
|
|
|
1.2.Для расчетов на прочность
Wk |
,1 |
= 0.2d |
3[1 − ( |
0.8 |
)3 |
] = |
0.1949d 3 ; |
Wk ,2 |
= 0.246 2d d 2 =0.492d 4 ; |
||||||
2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
F |
= (2d )2 = 4d 2 ; v∫ dS = |
4 2d |
; |
W |
k ,3 |
= 2 F δ = 2 |
4d 2δ |
= 0.8d 3. |
|||||||
|
|||||||||||||||
k |
|
|
|
|
|
δ |
|
δ |
|
k |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Этап 2. Применение метода сечений. Выделение расчетных участков бруса.
Рис. 3 Этап 3. Расчет угла поворота правого конца бруса
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ϕB |
= ϕB ( M B ) + ϕB (m ) + ϕB |
(2 m l ) + ϕB (m l ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по числу нагрузок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Этап 4. Расчет компонент угла поворота правого конца |
|
|
|
2 2l 2 |
|
|
|
2 |
|
ml 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ϕB (M B ) = |
|
|
l |
M B ( |
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
ϕB (m) = − |
|
m |
|
|
1 |
|
2l |
zdz |
|
|
|
2 2l |
|
|
2 |
|
4 |
|
4 |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
); |
|
|
|
( |
|
|
∫ |
+ |
|
|
|
|
+ |
|
|
) = − |
|
( |
|
+ |
|
+ |
|
); |
|||||||||||||||||||||
|
G |
J k ,3 |
|
J k ,2 |
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
J k ,2 |
|
J k ,1 |
G |
J k ,3 |
J k ,2 |
J k ,1 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J k ,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J k ,3 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
ϕB (2ml) = |
|
2ml 2 |
( |
|
|
1 |
|
+ |
2 |
); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ϕB (ml) = |
ml 2 |
1 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
G |
|
J k ,2 |
J k ,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G J k ,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Этап 5. Расчет реакции дополнительной |
связи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
l |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
M B ( |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
) + ml[− |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
(−4 + 2) + |
|
|
|
|
(−4 |
+ 4 +1)] |
= 0; |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
G |
|
|
|
J k ,3 |
|
|
|
J k , 2 |
|
|
|
|
|
J k ,1 |
|
|
J k ,3 |
|
|
|
J k , 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J k ,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
M B |
( |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
) + ml[− |
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
] |
= 0 |
|
M B = −0.124ml. |
|
|
|
||||||||||||||
|
d 4 |
0.8 |
0.458 |
|
0.09744 |
0.8 |
0.458 |
|
0.09744 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Этап 6. Расчет функций внутренних сил
Рис. 4
участок I |
: |
M k ,I |
= −0.124ml − mz; |
участок II : |
M k ,II = ml(−0.124 − 2) = −2.124ml; |
участок III |
: |
M k ,III = ml(−2.124 + 2) = −0.124ml; |
участок IY : |
M k ,IY = −0.124ml; |
|
участок Y |
: |
M k ,Y |
= ml(−0.124 +1) = 0.876ml. |
|
|
Этап 7. Расчет изменений углов поворота участков
∆ϕI = |
m |
2l |
(−0.124ml − mz)dz = |
ml2 |
(−0.124 |
2 − |
1 |
2 |
2 |
) = −2.248 |
ml2 |
= − |
2.248 ml2 |
|
= −2.81 |
ml2 |
; |
||||||||||||||||||||||||||||
|
∫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
GJk ,3 |
GJk ,3 |
2 |
|
GJk ,3 |
0.8 |
|
|
Gd 4 |
|
Gd 4 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
∆ϕII = −2.124 |
|
ml2 |
2.124 ml2 |
= −4.637 |
ml2 |
; |
|
|
|
|
= −0.124 |
|
ml2 |
|
|
0.124 ml2 |
= −0.27 |
ml2 |
; |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
= − |
|
|
|
|
|
|
|
|
∆ϕIII |
|
|
|
|
= − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
0.458 Gd 4 |
Gd 4 |
|
|
|
|
0.458 Gd 4 |
Gd 4 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
GJk ,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
GJk ,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
∆ϕIY = −0.124 |
|
ml2 |
0.124 |
|
ml2 |
= −1.272 |
ml |
2 |
; |
∆ϕIY = 0.876 |
ml2 |
|
|
0.876 |
|
|
ml2 |
=8.99 |
ml2 |
. |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
= − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
0.09744 |
|
Gd 4 |
Gd |
4 |
|
|
|
0.09744 Gd 4 |
Gd 4 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
GJk ,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
GJk ,1 |
|
|
|
|
|
Этап 8. |
Проверка решения задачи |
2 |
|
|
2 |
|
||
|
ϕB = ∑ |
∆ϕI = ml |
(−2.81 − 4.637 − 0.27 −1.272 + 8.99) =10−3 |
ml |
|
|||
|
|
. |
||||||
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
I =1 |
|
Gd 4 |
|
Gd 4 |
|
||
Этап 9. |
Построение эпюр M k (x), |
θk (x), ϕ(x), τmax (x) |
|
|
|
Рис. 7

РАЗНОВИДНОСТИ ЗАДАЧ
Наименование |
Расчетная схема |
Этапы основных особенностей решения |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Построение |
|
Этап 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
эпюр ВСФ в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
статически |
|
|
ϕB = ϕB ( M B ) + ϕB (2 m l ) + ϕB (m l ) |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
неопределимом |
|
|
|
|
|
|
|
|
по числу нагрузок |
|
|
|
|||
|
Этап 9. Мк, θк, τmax не могут быть |
|
|
|
|||||||||||
прямом брусе |
|
|
|
|
|||||||||||
|
переменными |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
при силовом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагружении |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
парами сил |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Этап 5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Построение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
эпюр ВСФ в |
|
ϕB |
= ϕB ( M B ) + ϕB |
(2 m l ) + ϕB (m l ) = ∆ϕ |
|
|
|
||||||||
статически |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
по числу нагрузок |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
неопределимом |
|
Этап 9. В сечении с заданным зазором |
|
||||||||||||
прямом брусе с |
|
(на правом конце бруса) эпюра углов |
|
||||||||||||
зазором при |
|
поворота имеет заданный разрыв |
|
|
|
||||||||||
силовом |
|
∆ϕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагружении |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
парами сил |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Этап 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Построение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
эпюр ВСФ в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
статически |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
неопределимом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
прямом брусе |
|
|
|
m |
2 2l |
|
z |
|
3 2 l2 |
|
3 2 l2 |
||||
при |
|
B |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
G |
J |
|
0 |
|
8 l |
|
J |
|
J |
|
|||
|
|
ϕ ( m, 2m ) =− |
|
|
|
|
∫ |
z ( 1− |
|
) dz + |
|
+ |
|
|
|
произвольном |
|
|
|
|
|
k,2 |
k,1 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
k,3 |
|
|
|
|
|
|
||||
нагружении |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
парами сил |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выполнить В ТЕЧЕНИЕ НЕДЕЛИ ПОСЛЕ ВЫДАЧИ РТМ задачу представленного типа представить на контроль ЧЕРЕЗ НЕДЕЛЮ ПОСЛЕ ВЫДАЧИ РТМ.
Отчет подготовить на бумаге формата А4 с титульным листом по образцу.