- •ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
- •Содержание
- •1.Основные понятия в вопросах и ответах
- •2. К каким векторным величинам приводится плоская произ- вольная система сил?
- •3. Как направлены относительно друг друга главный вектор и главный момент плоской произвольной
- •4. Какие условия выполняются при равновесии тела под действием плоской произвольной системы сил?
- •5. Какие уравнения равновесия можно составить для плоской произвольной системы сил?
- •6. Какие уравнения равновесия чаще всего используются на практике?
- •7. Что характеризует момент силы относительно точки?
- •10. Какое правило знаков применяется для моментов сил относительно точки?
- •Момент силы относительно точкиr обозначается так:
- •Моменты силы на рис. 3 относительно точки О равны:
- •12.Определите моменты силы F на рис. 4 относительно точек
- •13. Как формулируется теорема Вариньона?
- •Порядок применения теоремы Вариньона для определения момента произвольной силы относительно центра О следую-
- •14. Определите момент силы F , применяя теорему Вариньона на рис. 5.
- •Второй вариант применения теоремы Вариньона показан на рис. 6:
- •Рассмотрим пример использования теоремы Вариньона для тела, показанного на рис. 7. Пусть известны
- •2. Момент пары сил
- •3. Примеры решения задач
- •1. Запишем краткое условие задачи.
- •2. Составим расчётную схему к задаче в следующей последовательности:
- •3) выберем систему взаимно-перпендикулярных осей координат xAy;
- •4) балка имеет две связи – шарнирно-неподвижную опору А и ломаный стержень BD;
- •Составим уравнения равновесия:
- •Подставляя в уравнения равновесия данные из условия задачи, находим неизвестные реакции:
- •Для проверки результатов решения составим ещё одно уравнение моментов относительно произвольной точки С,
- •Тогда:
- •Пример 2. Пренебрегая весом крана АСD, определить реакции подпятника А и подшипника В,
- •2. Составим расчётную схему в следующей последователь- ности:
- •2) покажем действующие на кран силу P, которая равна по величине весу груза,
- •3) покажем силы реакций связей; кран имеет две связи: подпятник А и подшипник
- •3. Построим координатные оси xAy.
- •4. Составим уравнения равновесия:
- •Из этих уравнений определим реакции:
- •Для проверки предлагаем составить уравнение:
- •Пример 3. Определить реакции жёсткой заделки невесомой балки, рис. 13, загруженной сосредоточенной силой
- •Решение
- •2) покажем на рисунке заданные силы; распределённую нагрузку заменим равнодействующей силой котораяQ,приложена в
- •3) балка имеет одну связь – плоскую жёсткую заделку; реакции такой заделки представляются
- •3. Составим уравнения равновесия:
- •Получили систему уравнений:
- •Ответ:
- •В результате решения уравнений получили:
- •4.Задачи для самостоятельного решения
- •2. Однородный стержень АВ весом 100 Н опирается одним концом на гладкий горизонтальный
- •3. Определить реакции опор А и В невесомой балки, изобра- жённой на рис.
- •5. Определить реакции опор А и В невесомой балки, изображённой на рис. 19,
- •8. Для балки АВС, изображённой на рис. 22, определить реакции жёсткой заделки, если
- •9. Определить реакции опор А и В двухконсольной балки, находящейся под действием сосредоточенной
- •10. Для балки, изображённой на рис. 24, определить реакции жёсткой заделки. В расчёте
- •11. Тележка весом G движется по горизонтальной поверхности под действием силы F, испытывая
- •12. Для невесомой балки, загруженной силой и парой m, рис. 26, требуется:
- •КОНЕЦ
Из этих уравнений определим реакции:
|
|
P |
a |
sin |
b |
cos |
|
X |
A |
|
|
; |
|||
|
|||||||
|
|
|
d |
|
|
||
|
|
|
c |
|
|
|
YA Psin ;
|
|
|
b |
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
RB P |
1 |
|
|
cos |
|
sin . |
|
|
|||||
|
|
|
a |
a |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
43
Для проверки предлагаем составить уравнение:
n r
mD Fk 0.
k 1
Если в уравнении не будет ошибок, то оно будет удовлетво- ряться тождественно.
44
Пример 3. Определить реакции жёсткой заделки невесомой балки, рис. 13, загруженной сосредоточенной силой , парой сил с моментом m, а также распределённой по закону треугольника нагрузкой с максимальной интенсивностью q, приняв в расчёте: АВ = 3 м, ВС = 2 м, ВС АВ, = 30 , F = 2 кН, m = 3 кНм, q = 4 кН/м.
Рис. 13
45
Решение
1. Запишем краткое условие к задаче:
Дано: F = 2 кН, m = 3 кНм, q = 4 кН/м, АВ = 3 м, ВС = 2 м, ВС АВ, = 30 .
Определить: XA, YA, mA.
2. Составим расчётную схему в следующей последователь- ности:
1) чтобы определить силы реакций, рассмотрим равновесие балки; выполним рисунок балки, отбросив заделку;
46
2) покажем на рисунке заданные силы; распределённую нагрузку заменим равнодействующей силой котораяQ,приложена в центре тяжести соответствующего треугольника и численно равна его площади:
Q |
1 q |
|
ABкН |
1 |
4 |
3 |
6 ; |
|
|||||||
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
линия действия силы делит катет АВ прямоугольного треу- гольника в точке Е на отрезки:
AE 2 |
AB 2м; EB |
1 AB 1м; |
47 |
3 |
|
3 |
|
|
|
3) балка имеет одну связь – плоскую жёсткую заделку; реакции такой заделки представляются в виде трёх независимых составляющих: двух взаимно-перпендикулярных сил и момента пары mA; покажем на рисунке эти составляющие; в результате
получим расчётную схему, построенную с применением метода освобождения от связей, рис. 14.
Рис. 14
48
3. Составим уравнения равновесия:
Рис. 14 Сумма проекций сил на ось x:
n |
|
Fkx 0; |
X A F cos 0; |
k 1 |
49 |
|
Рис. 14
Сумма проекций сил на ось y:
n |
|
Fky 0; |
YA F sin Q 0; |
k 1 |
|
50
Рис. 14
Сумма моментов сил относительно точки А:
n |
r |
mA Q AE m F cos BC |
mA Fk 0; |
k 1
F sin AB 0.
51
Получили систему уравнений:
X A F cos 0; YA F sin Q 0;
mA Q AE m F cos BC F sin AB 0.
Решим эту систему уравнений, используя пакет Mathcad.
Дано: |
|
|
|
|
|
|
F 2 |
m 3 |
q 4 |
AB 3 |
BC 2 |
|
|
6 |
52
|
|
|
Программа расчёта |
|
|
AB |
|
2AB |
AB |
BE |
3 |
AE |
3 |
Q q 2 |
Given
Xa F cos 0
Ya F sin Q 0
ma Q AE m F cos BC F sin AB 0
|
Xa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ya Find(Xa Ya ma) |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ma |
|
6 2 |
|
3 |
|
53