
- •Тема 6 определение перемещений при изгибе. Расчет балок на жесткость
- •6.3. Дифференциальные зависимости при изгибе
- •Эти зависимости, после некоторого преобразования, можно расположить последовательно: (6.10)
- •6.4. Определение перемещений в балках методом начальных параметров
- •Подставляя в эти уравнение , получим:
- •Подставляем координату сечения с в уравнение (б). Получим:
- •6.5.Тесты к теме №6 “Определения перемещений при изгибе. Расчет балок на жесткость”
Подставляя в эти уравнение , получим:
;(6.22)
.(6.23)
Таким образом,
произвольные постоянные
и
равны соответственно углу поворота и
прогибу в начале координат
и
,
которые принято называтьгеометрическими
начальными параметрами. Подставляя
в уравнение (6.15) вместо постоянных
интегрирования
и
равные им значения начальных параметров,
получаем:
.
(6.24)
Если на балку действует несколько моментов и сил, а также несколько участков распределенной нагрузки, уравнение для прогибов можно составить в следующем виде:
(6.25)
Уравнение (6.25) обычно называют универсальным уравнением упругой линии.
Продифференцировав уравнение (6.25), получим уравнение углов поворота сечения:
.
(6.26)
Здесь
и в формуле (6.25) приняты следующие
обозначения:
тип внешнего силового фактора (
);
показатель степени, получаемый при
интегрировании дифференциального
уравнения упругой линии;
координата сечения, в котором приложена
сросредоточенная сила или момент, или
координата сечения, к котором начинается
действие распределенной нагрузки.
Соответствие величины показателя
степени
типу внешнего фактора приведено в
таблице 6.1.
Таблица 6.1
Тип
внешней нагрузки
|
Показатель
степени
|
Внешний
момент
|
2 |
Сосредоточенная
сила
|
3 |
Интенсивность
распределенной нагрузки
|
4 |
Знаки слагаемых в уравнения (6.25) и (6.26) определяются знаком изгибающего момента, который вызывается соответствующим силовым фактором.
Характерной особенностью метода начальных параметров является то, что для определения перемещения нет необходимости составлять и интегрировать дифференциальное изогнутой оси балки. Достаточно составить универсальное уравнение упругой линии (6.25), из условий на опорах найти начальные параметры и снова воспользоваться универсальным уравнением, чтобы найти прогиб в рассматриваемом сечении.
Рассмотрим пример определения перемещений по методу начальных параметров.
Пример
6.10. Определить
прогиб посредине пролета балки,
приведенной на рис.6.14, и угол поворота
сечения С на левом конце балки. Материал
балки
сталь с модулем упругости
МПа.
Балка представляет собой двутавр № 20
с моментом инерции
см4.
Решение:
1. Определим опорные реакции. Для этого составим два уравнения равновесия:
.
Откуда
кН;
.
Откуда
кН.
2.
Помещаем начало координат на правом
конце балки в точку В, ось прогибов
направляем вверх, ось
влево. Чем в данном случае определен
выбор начала координат? Если выбрать
начало координат на левом конце балки
в сечении С, то предварительно придется
искать оба начальных параметра, так как
ни угол поворота сечения С, ни прогиб в
этом сечении заранее неизвестны. Для
их определения потребуется составлять
систему из двух уравнений и решать ее
относительно двух неизвестных начальных
параметров. Если же выбрать начало
координат на правом конце балки в сечении
В, то находить придется лишь один
начальный параметр – угол поворота
сечения В
.
Второй начальный параметр – прогиб в
сечении В
– искать не нужно, так как он равен нулю
из граничного условия на опоре В.
3. Разбиваем балку на участки (Рис.6.14) и записываем универсальное уравнение упругой линии (6.25) для последнего участка:
(а)
4.
Из уравнения (а) определяем начальный
параметр
из условия, что прогиб в сечении А при
м
равен нулю:
.
Откуда
.
5.
Определяем прогиб посредине пролета
балки при
м.
Так как сечение посредине балки
принадлежит первому участку, вычеркиваем
из универсального уравнения все члены,
принадлежащие второму и третьему
участкам. Получим:
.
Подставляем численные значения модуля упругости и момента инерции в полученное выражение. Получаем:
м
=
44,3мм.
Знак
“”
означает, что направление прогиба не
совпадает с направлением оси прогибов
.
6. Определяем угол поворота сечения С. Для этого воспользуемся выражением (6.26). Так как сечение С принадлежит третьему участку, составим уравнение для угла поворота для этого участка:
.
(б)