- •Основы проектирования и конструирования
- •Санкт-Петербург
- •Содержание
- •1. Общие положения
- •2. Лабораторная работа № 1 Формирование расчетной схемы элемента конструкции: определение внешних сил
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Методические указания к выполнению лабораторной работы № 1
- •Численные данные к заданию 1 лабораторной работы № 1
- •Схемы к заданию 1 лабораторной работы № 1
- •Численные данные к заданию 2 лабораторной работы № 1
- •Схемы к заданию 2 лабораторной работы № 1
- •2.3. Контрольные вопросы
- •3. Лабораторная работа № 2 Анализ внутренних силовых факторов в элементах конструкций
- •3.1. Общие положения
- •3.2. Методические указания к выполнению лабораторной работы № 2
- •3.3. Контрольные вопросы
- •4. Лабораторная работа № 3 Определение рациональных размеров поперечных сечений элементов конструкций
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Методические указания к выполнению лабораторной работы № 3
- •Сводная таблица результатов
- •4.3. Контрольные вопросы
- •5. Требования к оформлению отчета по лабораторной работе
- •6. Список литературы
- •Приложение 1 Нормальные линейные размеры (по гост 6636-69)
- •Приложение 2
- •Санкт-Петербург
3.1. Общие положения
В элементе конструкции, подверженном воздействию внешних нагрузок, возникают внутренние усилия (внутренние силовые факторы), оказывающие сопротивление внешним воздействиям.
Изгибом называется деформация элемента конструкции, связанная с искривлением его оси под действием внешних нагрузок. При изгибе в поперченных сечениях балок возникают два внутренних силовых фактора: изгибающий момент ипоперечная сила .
Для определения внутренних силовых факторов, действующих в поперечных сечениях балок, применяется метод сечений, сущность которого заключается в мысленном рассечении балки на две части и рассмотрении равновесия одной части. Взаимодействие частей балки заменяется внутренними факторами.
Поперечная сила в сечении равна алгебраической сумме проекций всех сил, а изгибающий моментравен алгебраической сумме моментов всех сил, расположенных по одну сторону от сечения. Знаки действующих сил и моментов следует определять в соответствии с принятыми правилами (рисунок 3).
|
|
Рисунок 3. Знаки поперечных сил и изгибающих моментов |
Необходимо научиться правильно определять равнодействующую силу и изгибающий момент от равномерно распределенной по длине балки нагрузки.
Для наглядного представления об изменении внутренних силовых факторов в сечениях по длине балки строят эпюры. Эпюра – графическое представление распределения внутренних силовых факторов по длине балки. Для построения эпюры балку разбивают на участки. Границами участков являются сечения, где приложены сосредоточенные усилия (сила, момент) или начинается и заканчивается распределенная нагрузка. Для каждой эпюры проводится ось эпюры, параллельная оси балки. Используя методом сечений на каждом участке, определяют внутренние силовые факторы.
Положительные значения поперечной силы и изгибающего моментаоткладываются выше оси эпюры, а отрицательные значения – ниже оси эпюры.
Построенную эпюру принято штриховать линиями, параллельными оси эпюры. На эпюрах для характерных ординат обязательно указывается их значения, в кружочке – знак.
Эпюры поперечных сил и изгибающих моментовобладают общими свойствами, которые могут быть использованы для проверки правильности их построения:
если на некотором участке балки отсутствует распределенная нагрузка, то эпюра – прямая, параллельная оси абсцисс. Эпюра изгибающих моментов на этом участке – наклонная прямая.
если на некотором участке балки имеется равномерно распределенная нагрузка, то эпюра – наклонная прямая, а эпюра изгибающих моментов – парабола, которая обращена выпуклостью «навстречу» нагрузке.
изгибающий момент достигает максимума или минимума в тех сечениях, где поперечная сила обращается в нуль (эпюра пересекает ось эпюры).
если в сечении действует сосредоточенная сила, то на эпюре в этом сечении происходит скачок, равный по величине приложенной силе.
если в сечении приложена сосредоточенная пара сил, эпюра изгибающих моментов в этом сечении имеет скачок, равный моменту пары сил.
3.2. Методические указания к выполнению лабораторной работы № 2
Выполнять лабораторную работу № 2 рекомендуется в следующем порядке:
Разбить балку на участки. Нанести сечения на расчетную схему и пронумеровать их.
На каждом участке провести сечение и, рассматривая равновесие отсеченной части балки (левой или правой), составить уравнения, выражающие поперечную силу и изгибающий момент.
Построить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов, сопровождая эти построения необходимыми расчетами. На всех эпюрах следует написать численные значения ина границах участков и в точках математического максимума с указанием размерности численных величин. В пределах каждой эпюры следует соблюдать один масштаб для откладываемых величин.
Установить опасные сечения.