
2175
.pdf
Варианты задания 4
71

72

73
Исходные данные к заданию 4
|
|
Длины, м |
|
|
Соотношение |
|
|
|
Нагрузки |
|
|
||||
№ |
|
|
|
жесткостей |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
п/п |
a |
h |
l1 |
l2 |
n1EI |
n2EI |
n3EI |
npEI |
F |
q |
|
M |
|
P1 |
P2 |
|
n1= |
n2= |
n3= |
np= |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
12 |
|
13 |
14 |
1 |
2 |
6 |
9 |
6 |
1 |
2 |
3 |
4 |
16 |
2 |
|
20 |
|
10 |
12 |
2 |
1 |
4,5 |
6 |
12 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
10 |
3 |
|
22 |
|
8 |
14 |
3 |
3 |
9 |
6 |
8 |
1 |
2 |
1,5 |
4 |
12 |
2,5 |
|
16 |
|
18 |
6 |
4 |
1,5 |
6 |
8 |
12 |
2 |
3 |
2,5 |
3 |
18 |
1 |
|
18 |
|
12 |
14 |
5 |
2 |
3 |
6 |
8 |
1,5 |
3 |
1 |
3 |
20 |
1,5 |
|
20 |
|
24 |
20 |
6 |
2,5 |
3 |
4 |
9 |
1 |
1,5 |
1 |
2 |
12 |
3 |
|
22 |
|
10 |
24 |
7 |
2 |
3 |
12 |
8 |
1,5 |
2,5 |
2 |
4 |
10 |
2,5 |
|
24 |
|
6 |
32 |
8 |
1 |
4,5 |
8 |
6 |
0,8 |
22,4 |
1,2 |
3,6 |
22 |
2 |
|
18 |
|
8 |
24 |
9 |
3 |
9 |
6 |
8 |
0,6 |
1,4 |
0,8 |
2 |
12 |
1,2 |
|
20 |
|
10 |
28 |
10 |
2,5 |
6 |
6 |
12 |
1,2 |
1,8 |
1,4 |
2,4 |
14 |
1,6 |
|
16 |
|
14 |
14 |
11 |
1,5 |
4,5 |
8 |
8 |
1,4 |
1,6 |
2 |
2,6 |
16 |
2 |
|
25 |
|
16 |
24 |
12 |
1 |
6 |
9 |
8 |
1,5 |
2,2 |
2 |
2,8 |
10 |
1,8 |
|
30 |
|
15 |
20 |
13 |
2 |
9 |
12 |
6 |
1,6 |
2 |
1,8 |
2,8 |
24 |
1,5 |
|
32 |
|
24 |
28 |
14 |
3 |
6 |
8 |
8 |
1 |
2 |
3 |
4 |
20 |
2 |
|
18 |
|
30 |
34 |
15 |
1,5 |
3 |
8 |
10 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
18 |
2,2 |
|
20 |
|
28 |
30 |
16 |
2,5 |
3 |
6 |
12 |
1 |
2 |
1,5 |
4 |
10 |
2,4 |
|
26 |
|
24 |
26 |
17 |
2 |
4 |
6 |
8 |
2 |
3 |
2,5 |
3 |
12 |
2,6 |
|
16 |
|
10 |
12 |
18 |
3 |
3 |
4 |
10 |
1,5 |
3 |
1 |
3 |
8 |
2,5 |
|
14 |
|
8 |
14 |
19 |
2,5 |
4,5 |
12 |
9 |
1 |
1,5 |
1 |
2 |
16 |
1,5 |
|
12 |
|
24 |
30 |
20 |
1,5 |
3 |
8 |
6 |
1,5 |
2,5 |
2 |
4 |
22 |
1 |
|
20 |
|
10 |
24 |
21 |
1 |
6 |
8 |
10 |
0,8 |
2,4 |
1,2 |
3,6 |
14 |
1,8 |
|
28 |
|
6 |
32 |
22 |
2 |
4,5 |
6 |
9 |
0,6 |
1,4 |
0,8 |
2 |
10 |
2,4 |
|
30 |
|
10 |
28 |
23 |
3 |
4,5 |
8 |
6 |
1,5 |
2,2 |
2 |
2,8 |
16 |
2 |
|
22 |
|
14 |
30 |
24 |
2,5 |
3 |
6 |
8 |
1,6 |
2 |
1,8 |
3 |
20 |
2,2 |
|
18 |
|
15 |
32 |
74

|
Таблица метода перемещений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
№ п/п |
Схемы балок и эпюры изгибающих |
Формулы моментов и |
||||||
моментов |
|
|
реакций |
|||||
|
|
|
||||||
1 |
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
i |
EI |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
3EI |
|
3i |
|
1 |
|
M A |
|
|||||
|
|
l2 |
l |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
V |
A |
V |
|
3EI 3i |
||
|
|
|
|
B |
|
l3 |
l2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M A 3EI 3i; |
||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
V |
|
V |
|
|
3EI |
3i |
|||||
|
A |
|
|
||||||||
|
|
|
B |
|
|
l2 |
l |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M A |
ql2 |
; |
|||||
|
|
|
|
8 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
VA |
|
5 ql; |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
V |
|
3 ql |
|
||||
|
|
|
|
B |
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
M A |
|
Fl v(1 |
v2 ); |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
4 |
VA Fv |
(3 v2 ); |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
Fu2 |
(3 u) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
B |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75

|
|
|
|
Продолжение |
||||||||||
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
5 |
|
M A |
3EI t ; |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
2d |
|
|
|
|
|
||
|
|
V |
A |
V |
|
3EI t ; |
||||||||
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
2dl |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
– |
|
коэффициент ли- |
||||||||||
|
|
нейногорасширения; |
||||||||||||
|
|
t1 t2 ; t t1 t2 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
M A |
m(l |
2 |
3b |
2 |
) |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
2l2 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
RA |
3m(l2 b2 ) |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
2l3 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
R |
|
3m(l2 b2 ) |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
B |
|
|
|
2l3 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
M A |
Pab |
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
l2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M B |
Pa2b |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
l2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RA |
Pb2 |
|
2a |
|||||||||
|
|
|
l |
2 |
1 |
l |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
R |
|
Pa2 |
1 |
2b |
||||||||
|
|
|
B |
|
|
l |
2 |
|
|
l |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
8 |
|
M A mb |
(2l 3b) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
l2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M B ma |
(2l 3a) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
l2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RA |
6ab m |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
l3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R 6ab m |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
B |
|
|
l3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
76

|
|
|
|
Окончание |
||
1 |
2 |
|
|
3 |
|
|
9 |
M A M B 6EI |
6i |
; |
|||
|
|
|
|
l2 |
l |
|
|
V |
A |
V |
12EI 12i |
|
|
|
|
B |
l3 |
l2 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
M A |
4EI |
|
4i; |
|||
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
M B |
2EI |
|
2i; |
|||
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
V |
A |
V |
|
6EI 6i |
||
|
|
B |
|
l2 |
l |
||
|
|
|
|
|
|
11 |
M A M B ql |
2 |
; |
|||
|
|
|||||
|
|
|
|
12 |
|
|
|
V |
A |
V |
ql |
|
|
|
|
B |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
77

Задание 5 РАСЧЕТ РАМЫ НА УСТОЙЧИВОСТЬ
Цель задания:
Для заданной стержневой системы, используя метод перемещений, произвести расчет критической нагрузки и определить расчетные длины стоек (рис. 5.1).
Решение:
Рис. 5.1
Расчет на устойчивость выполним методом перемещений. В данном примере по методу перемещений два неизвестных: угловое – Z1 и
линейное – Z2 .
Основная система метода перемещений показана на рис. 5.2.
Канонические уравнения метода перемещений:
Z1r11( ) Z2r12 ( ) 0
Z1r21( ) Z2r22 ( ) 0
Рис.5.2
Грузовые реакции равны нулю, т.к. нагрузка узловая. В критическом состоянии (в момент потери устойчивости) Z1 и Z2 0 , тогда нулю равен
определитель, составленный из коэффициентов при неизвестных:
D |
|
r11( ) |
|
r12 ( ) |
|
0, |
D r |
( ) r |
( ) r |
( ) r ( ) 0. |
|||
|
|
||||||||||||
|
|
r21( ) |
|
r22 ( ) |
|
|
11 |
22 |
12 |
21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
1 от угла |
|||||||||
Определяем единичные реактивные усилия, строя эпюру M |
|||||||||||||
поворота, Z1 1 и |
|
|
2 – от линейного перемещения узлов на Z2 1. При |
||||||||||
M |
построении не забываем, что эпюра по стойкам криволинейна там, где действует продольная сжимающая сила (рис. 5.3).
78

а |
б |
|
|
|
|
в |
|
Мугл 0 |
|
|
|
r11() EI 1,5EI 2 ( 2 ) 0,5EI 0 |
|
|
|
r11() 1,5EI 1,5EI 2 ( 2 ). |
|
|
|
Рис. 5.3 |
Определяли r21( ) , делая сечение по стойкам (рис. 5.4). r21( ) равен сумме поперечных сил по стойкам:
Fkx 0, r21( ) 0,56253 (2 ) 0; r21( ) 0,5625 3 ( 2 ) .
Рис. 5.4
Определяем r12 ( ) , вырезая узлы (рис. 5.5): а б
Рис. 5.5
M угл 0 , r12 ( ) 0,56253 ( )
79

6EI |
4 |
( |
2 |
) |
1,5 6 |
2 |
( |
2 |
) 0,5625 ( |
2 |
) , |
|
2 |
( ) ( ) |
l2 |
|
|
42 |
|
3 |
|
|
3 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определяем r22 ( ) , делая сечение по стойкам:
Fkx r22 |
( ) |
EI |
|
|
|
2 |
|
12EI |
2 (2 ) |
3EI |
|||||||||||||||||
|
l |
3 (1) |
|
|
|
l |
3 2 |
l |
3 0; |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
r ( ) EI |
( )2 |
12 1,5 |
( |
2 |
) 3EI . |
|||||||||||||||||||||
|
|
22 |
|
43 |
1 |
|
|
|
|
|
|
43 |
|
|
|
2 |
|
|
|
43 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Исходим, что стойки равноустойчивы, и переходим к одному |
|||||||||||||||||||||||||||
параметру : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nкр |
v2 EI |
; |
|
|
|
v |
|
Nкрh2 |
; |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
h2 |
|
|
|
|
|
EI |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
P h2 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
1 |
|
|
|
EI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
2 |
|
|
|
2P h2 |
|
1,155 |
P h2 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
1,5EI |
|
|
EI |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Принимаем наибольшее значение за : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
2 |
; |
тогда |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
0,866; |
|
0,866 . |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
1,155 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Определяем границы критического параметра |
для той стойки, для |
||||||||||||||||||||||||||
которой взята за единицу (рис. 5.6). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 5.6
Критическийпараметр v находитсявграницах: 2 (рис. 5.7). Условие критического состояния:
D |
1,5 |
1,5 |
|
( |
|
) |
|
|
|
|
1 |
( |
)2 |
18 ( |
|
) |
3 |
|
|
|
9 |
|
|
( |
|
) |
2 |
0 . |
|
2 |
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
4 |
2 |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
64 |
1 |
|
64 |
2 |
|
64 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
Задаемся значением , пределы которого определили; находим соответствующие функции по таблицам. Подставляем их в определитель и добиваемся, чтобы определитель был равен нулю или его значения были
80