- •Иркутский национальный исследовательский
- •2 Подобрать по Mmax размеры сечений: круглого, прямоугольного, состоящего из 2-х швеллеров
- •1.2 Для балки на шарнирных опорах требуется:
- •1 Определение опорных реакций
- •2 Построение эпюр Qy, Mx
- •3 Подобрать по Mmax размеры двутаврового сечения
- •4 Произвести полную проверку прочности (по нормальным, касательным и эквивалентным напряжениям) для двутаврового сечения
- •1.3 Для балки с врезанным шарниром требуется:
- •1 Определение опорных реакций
- •2 Построение эпюр Qy, Mx
- •3 Подобрать по Mmax размеры кольцевого сечения
- •Приложение а
- •Приложение б
- •Приложение в
1.2 Для балки на шарнирных опорах требуется:
1 Определить опорные реакции;
2 Построить эпюры Qy, Mx;
3 Подобрать по Mmax размеры двутаврового сечения;
4 Произвести полную проверку прочности (по нормальным, касательным и эквивалентным напряжениям) для двутаврового сечения.
Исходные данные: [σ] = 160 МПа, [τ] = 80 МПа.
Дано: Балка на шарнирных опорах; L = 1 м; M = 30 кН*м; q= 40 кН/м; F = 50 кН (см. приложение Б).
1 Определение опорных реакций
Так как в данной задаче балка закреплена при помощи двух опор – шарнирно-неподвижной и шарнирно-подвижной, то для начала необходимо будет определить величины и направления реакций, возникающих в этих опорах: HB, RB и RC.
Для этого надо составить уравнения равновесия, определив из них значения опорных реакций. При этом из расчетной схемы балки видно, что реакция HB = 0, так как на балку не действует ни одна продольная сила.
ΣMB = 0: - q*2L*5L – M - F*5L + RC*4L = 0
Отсюда RC = (q*2L*5L + M + F*5L) /(4L) = (40*2*5 + 30 + 50*5*1) /(4*1) = + 170 кН
ΣMC = 0: q*L*2L + M + F*L + RB*4L = 0
Отсюда RB = - (q*L*2L + M + F*L) /(4*L) = - (40*1*2 + 30 + 50*1) /(4*1) = - 40 кН
Положительные значения свидетельствуют о том, что первоначальное направление реакций выбрано верно. Отрицательные означают, что необходимо поменять первоначально выбранное направление данной реакции на противоположное.
Итак, проверим, правильно ли найдены непосредственно значения реакций RB и RC:
ΣFY = 0: - q*2L – F - RB + RC = 0
- 40*2 – 50 - 40 + 170 = 0
- 170 + 170 = 0
0 = 0
Отсюда вино, что, раз проверка сходится, то значения и направления реакций RB и RC найдены верно.
2 Построение эпюр Qy, Mx
Теперь можно переходить к рассмотрению каждой из составных частей балки. Необходимо будет сделать разрезы в каждой из них. Затем, отбросив одну из частей, заменить ее действие соответствующим изгибающим моментом Mx и поперечной силой Qy – разумеется, следуя общепринятому правилу знаков.
Итак, рассмотрим каждый из участков – всего их будет 3 (см. приложение Б), и составим уравнения поперечных сил и изгибающих моментов на каждом из них:
I участок: 0 ≤ z1 ≤ 4L
Qy(z1) = - RB = - 40 кН = const
Mx(z1) = + M – RB*z1 (линейное уравнение)
Тогда Mx(z1 = 0) = + 30 - 40*0 = 30 кНм
Mx(z1 = 4L = 4) = + 30 - 40*4 = - 130 кНм
II участок: 0 ≤ z2 ≤ L
Qy(z2) = RC - RB - q*z2 (линейное уравнение)
Тогда Qy (z2 = 0) = 170 – 40 – 40*0 = 130 кН
Qy (z2 = L = 1) = 170 – 40 – 40*1 = 90 кН
Mx(z2) = RC*z2 - - RB*(z2 + 4) + M (квадратное уравнение)
Тогда Mx(z2 = 0) = 170*0 - - 40*(0 + 4) + 30 = - 130 кНм
Mx(z2 = L = 1) = 170*1 - - 40*(1 + 4) + 30 = - 20 кНм
III участок: 0 ≤ z3 ≤ L
Qy(z3) = RC - RB - F – q*(z3 + 1) (линейное уравнение)
Тогда Qy (z3 = 0) = 170 - 40 - 50 – 40*(0 + 1) = 40 кН
Qy (z3 = L = 1) = 170 - 40 - 50 – 40*(1 + 1) = 0
Mx(z3) = RC*(z3 + 1) - F*z3 – q*–RB*(z3 + 5) +M (квадратное уравнение)
Тогда Mx(z3 = 0) = 170*(0 + 1) - 50*0 – 40*– 40*(0 + 5) +30 = - 20 кНм
Mx(z3 = L = 1) = 170*(1 + 1) - 50*1 – 40*– 40*(1 + 5) +30 = 0
По полученным значениям строятся соответственно эпюры Qy и Mx (см. приложение Б).