 
        
        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
