- •Предисловие
- •Оглавление
- •Сопротивление материалов – наука о прочности конструкций
- •Глава 1. Основные определения и допущения
- •1.1. Общие принципы расчета на прочность
- •1.2 Понятие о расчетной схеме
- •1.3 Формы тел, рассматриваемые в сопротивлении материалов
- •1.4 Классификация внешних сил
- •1.5 Опорные устройства и их реакции
- •1.6. Основные допущения о свойствах материалов и допущения, связанные с характером деформаций
- •Глава 2. Внутренние силы в поперечных сечениях бруса
- •Раздел 1. Метод сечений
- •1.1. Внутренние силовые факторы
- •Раздел 2. Центральное растяжение-сжатие. Нормальные силы
- •2.1. Нормальные усилия в стержнях стержневой системы
- •2.1.1. Нормальные усилия в стержнях статически определимой системы
- •2.1.2. Нормальные усилия в стержнях статически неопределимой стержневой системы
- •2.1.3 Температурные усилия в стержнях статически неопределимой стержневой системы
- •2.2. Центральное растяжение и сжатие ступенчатого бруса
- •2.2.1. Нормальные усилия возникающие при растяжении и сжатии статически определимого ступенчатого бруса
- •2.2.2. Нормальные усилия, возникающие при растяжении и сжатии статически неопределимого ступенчатого бруса
- •2.2.3 Эпюры нормальных сил при растяжении и сжатии ступенчатого бруса
- •Раздел 3. Кручение. Крутящие моменты
- •3.1. Крутящие моменты, возникающие при кручении статически определимого бруса
- •3.2. Крутящие моменты, возникающие при кручении статически неопределимого бруса
- •3.3 Построение эпюр крутящих моментов
- •Раздел 4. Плоский поперечный изгиб балок. Перерезывающие силы и изгибающие моменты
- •4.1 Перерезывающие силы и изгибающие моменты
- •4.2 Дифференциальные зависимости при изгибе бруса
- •4.3 Построение эпюр изгибающих моментов и перерезывающих сил
- •Глава 3. Напряжения и деформации
- •Раздел 1 Напряженное состояние в точке
- •1.1 Закон парности касательных напряжений
- •1.2. Обобщенный закон Гука
- •1.3 Главные напряжения и главные площадки
- •1.4 Определение компонент напряжений на наклонной площадке. Круговая диаграмма Мора
- •1.5. Определение главных напряжений и угла наклона главных площадок
- •1.6. Определение компонент напряжений на площадке общего положения
- •1.7. Потенциальная энергия деформации
- •Раздел 2. Центральное растяжение и сжатие
- •Историческая справка
- •2.1. Напряжения в поперечных сечениях бруса
- •2.2. Перемещения поперечных сечений бруса
- •2.3. Эпюры нормальных напряжений, деформаций и перемещений при растяжении и сжатии ступенчатого бруса
- •Раздел 3. Сдвиг и срез
- •3.1. Чистый сдвиг
- •3.1.1. Связь между упругими константами материала e, g, и при чистом сдвиге
- •3.2. Касательные напряжения при срезе
- •Раздел 4. Кручение
- •Историческая справка
- •4.1. Кручение бруса круглого и кольцевого поперечных сечений
- •4.1.1. Касательные напряжения в поперечных сечениях бруса
- •4.1.2. Угол поворота поперечного сечения бруса
- •4.1.3. Напряжения в различно ориентированных сечениях и характер разрушения при кручении бруса круглого сечения
- •4.2. Кручение бруса замкнутого тонкостенного сечения
- •4.2.1. Касательные напряжения в поперечных сечениях бруса
- •4.2.2. Угол поворота поперечного сечения бруса
- •4.3. Кручение бруса многосвязного тонкостенного профиля
- •4.4. Кручение бруса прямоугольного сечения
- •4.5. Кручение бруса тонкостенного открытого профиля
- •4.6. Кручение бруса незамкнутого криволинейного профиля переменной толщины
- •4.7. Кручение бруса незамкнутого тонкостенного поперечного сечения, состоящего из нескольких участков различной толщины
- •4.8. Эпюры касательных напряжений, относительных и абсолютных углов закручивания
- •Раздел 5. Плоский прямой изгиб бруса
- •Историческая справка
- •5.1. Нормальные напряжения при чистом изгибе бруса
- •5.2. Нормальные и касательные напряжения при поперечном изгибе бруса. Формула Журавского
- •5.3. Анализ напряженного состояния при поперечном изгибе бруса
- •5.4. Нормальные и касательные напряжения при поперечном изгибе балок тонкостенного профиля
- •5.5. Центр изгиба балки несимметричного тонкостенного профиля
- •5.6. Дифференциальное уравнение упругой линии при поперечном изгибе
- •5.7. Энергетический метод определения перемещений Максвелла‑Мора
- •5.8. Графоаналитический метод определения прогиба балки методом Верещагина
- •5.9. Расслоение эпюр
- •Раздел 6 Косой изгиб прямого бруса
- •6.1. Напряжения относительно главных центральных осей сечения
- •6.2. Напряжения относительно произвольной взаимноперпендикулярной пары центральных осей сечения
- •Раздел 7. Концентрация напряжений
- •7.1. Концентрация напряжений круглого отверстия
- •7.2. Концентрация напряжений эллиптического отверстия
- •7.3. Концентрация напряжений прямоугольного выреза со скругленными углами
- •Раздел 8 Коэффициент интенсивности напряжений
- •Глава 4. Механические свойства конструкционных материалов
- •Раздел 1. Характеристики статической прочности материалов
- •1.1. Диаграммы деформирования. Характеристики материала
- •1.2. Пластические и хрупкие материалы
- •1.3. Закон разгрузки. Явление наклепа
- •1.4. Закон Гука при одноосном растяжении и сжатии
- •1.5. Поперечная деформация. Коэффициент Пуассона
- •Раздел 2 Характеристики сопротивления усталости
- •2.1. Характеристики цикла нагружения
- •2.2. Базовая кривая усталости
- •Раздел 3. Характеристики сопротивления развитию трещины при циклическом нагружении
- •Раздел 4. Характеристики статической трещиностойкости
- •4.1. Характеристики статической трещиностойкости в условиях плоской деформации
- •4.2 Характеристики статической трещиностойкости при плоском напряженном состоянии
- •4.3. Расчетные характеристики статической трещиностойкости
- •Глава 5. Геометрические характеристики плоских сечений
- •1. Статические моменты плоских сечений
- •2. Осевые, центробежный и полярный моменты инерции плоских сечений
- •3. Изменение моментов инерции при параллельном переносе осей
- •4. Изменение моментов инерции при повороте осей координат
- •5. Главные оси и главные моменты инерции. Круг инерции Мора
- •6. Моменты инерции простейших фигур
- •7. Моменты инерции составных сечений
- •Глава 6. Изгиб продольно сжатых стержней
- •Раздел 1. Внецентренное сжатие коротких стержней
- •1.1 Внецентренное сжатие силой, приложенной на одной из главных осей инерции сечения стержня
- •1.2 Внецентренное сжатие силой, которая не находится ни на одной из главных осей инерции сечения стержня
- •Раздел 2. Упругая потеря устойчивости длинных стержней
- •2.1. Упругая потеря устойчивости прямого стержня, нагруженного осевой нагрузкой. Формула Эйлера
- •2.2. Упругая потеря устойчивости стержня, нагруженного осевой нагрузкой с эксцентриситетом
- •2.3. Упругая потеря устойчивости стержня с первоначальной кривизной
- •2.4. Упругая потеря устойчивости стержня, нагруженного осевой и поперечной нагрузками
- •2.4.1. Приближенная формула определения прогиба балки при продольно-поперечном изгибе
- •2.4.2. Дифференциальное уравнение изгибающих моментов при продольно‑поперечном изгибе балки
- •2.5. Энергетический метод определения критической нагрузки
- •2.6. Большие перемещения гибкого стержня
- •Раздел 3. Потеря устойчивости за пределом упругости
- •3.1. Критические напряжения. Пределы применимости формулы Эйлера
- •3.2. Устойчивость стержней за пределом упругости. Модуль Кармана
- •3.3. Формула Ясинского-Тетмайера для определения критических напряжений
- •Глава 7. Статически определимые стержневые системы
- •Историческая справка
- •1. Типы стержневых систем
- •2. Внутренние силовые факторы в сечениях пространственного бруса
- •3. Внутренние силовые факторы в сечениях плоской рамы
- •4. Внутренние силовые факторы в стержнях фермы
- •5. Напряжения в сечениях бруса малой кривизны
- •6. Перемещения сечений пространственного бруса
- •6.1. Потенциальная энергия бруса в общем случае нагружения
- •6.2. Энергетический метод определения перемещений сечений пространственного бруса. Интеграл Мора
- •6.3. Перемещения сечений плоской рамы
- •6.4 Перемещения узлов фермы
- •6.5 Относительные перемещения сечений стержней системы
- •Глава 8. Плоские статически неопределимые стержневые системы
- •1 Кинематический анализ плоских систем
- •2 Метод сил. Канонические уравнения
- •2.1. Внешне статически неопределимые рамы
- •2.2. Внутренне статически неопределимые рамы
- •2.3. Вычисление коэффициентов канонических уравнений
- •2.4. Рациональный выбор основной системы. Использование свойств симметрии при раскрытии статической неопределимости
- •2.5. Последовательность решения статически неопределимых задач
- •3 Перемещения сечений статически неопределимых рам
- •Глава 9. Критерии прочности
- •Раздел 1. Критерии статической прочности
- •1.1 Критерий максимального главного напряжения (Rankine)
- •1.2 Критерий максимальной главной деформации (St. Venant)
- •1.3 Критерий суммарной энергии деформации (Beltramy & Haigh)
- •1.4 Критерий максимальных касательных напряжений (Tresca)
- •1.5 Критерий энергии деформации сдвига (Hencky & VonMises)
- •1.7 Критерий интенсивности напряжений
- •1.8 Критерий Кулона-Мора
- •1.9 Условия текучести при двухосном напряженном состоянии
- •Раздел 2. Критерии сопротивления усталости
- •2.1 Определение приведенных напряжений
- •2.1.1 Приведенные напряжения для элементов с геометрическими концентраторами
- •2.1.2 Приведенное напряжение для продольных стыков крыла
- •2.1.3 Приведенное напряжение для поперечных стыков
- •2.1 Метод «дождевого потока»
- •Раздел 2. Критерии статической трещиностойкости
- •2.1 Энергетический критерий Гриффитса
- •2.2 Критерий разрушения Орована-Ирвина
- •Глава 10 Расчет на прочность
- •Раздел 1 Расчет статической прочности по допускаемым напряжениям
- •1.1 Расчеты на прочность при растяжении и сжатии стержневой системы или ступенчатого бруса
- •1.2 Расчет на прочность при срезе и смятии
- •1.3 Расчет на прочность и жесткость при кручении
- •1.4 Расчет на прочность при изгибе
- •Раздел 2 Расчет статической прочности по предельному состоянию
- •2.1 Расчет на прочность при растяжении сжатии
- •2.2 Расчет на прочность при кручении
- •2.3 Расчет на прочность при изгибе
- •Раздел 3 Расчет на устойчивость
- •3.1 Расчет на устойчивость по аналитическим зависимостям
- •3.2 Расчет на устойчивость по коэффициентам уменьшения основного допускаемого напряжения
- •Литература
4.2 Дифференциальные зависимости при изгибе бруса
Вырежем из балки на произвольном расстоянии x элементарный участок длиной dx и на торцевых сечениях приложим внутренние усилия, заменяющие действие отброшенных частей на выделенный участок (рис. 2.39).
Рисунок 2.39
Так как выделенный элемент бесконечно малой длины dx и в пределах его длины отсутствуют сосредоточенные силы и моменты, то, если принять, что в левом торцевом сечении действуют изгибающий момент M(x) и поперечная сила Q(x),тогда в правом сечении действующие изгибающие моменты и поперечные нагрузки будут отличаться от них на бесконечно малые величины dQ(x) и dM(x). В силу малости длины участка dx, распределенную нагрузку в пределах участка примем постоянной равной q(x).
Запишем уравнения равновесия выделенного элемента:
Y=Q(x)+q(x) dx-(Qy+dQy)=0,
momo=M(x)–(M(x)+dM(x))–(Q(x)+dQ(x)) dx+q(x)dx (dx/2)=0
Пренебрежем величинами q(x) dx2 и dQ dx, как величинами второго порядка малости, получим:
q(x) dx–dQ(x)=0,
dM(x)–Q(x) dx=0
Из полученных зависимостей:
dQ(x)/dx=q(x) dM(x)/dx=Q(x)
Продифференцируем второе соотношение:
d2M(x)/dx2=q(x)
Таким образом, производная от перерезывающей силы равна поперечной внешней нагрузке, а производная от изгибающего момента равна перерезывающей силе. Вторая производная от изгибающего момента равна поперечной нагрузке.
4.3 Построение эпюр изгибающих моментов и перерезывающих сил
Перерезывающие силы Q(x) и изгибающие моменты М(x) изменяются по длине стержня и являются функцией положения сечения. Перерезывающие силы Q(x) и изгибающие моменты М(x) вычисляют по формулам:
Q(x)= +
M(x)= + + ,где
Pi – сосредоточенные поперечные силы;
Mi – сосредоточенные изгибающие моменты;
qi(ξ) – распределенные поперечные силы.
Графики функций Q(x) и М(x) представляют в виде эпюр. Все эпюры строят на одном чертеже под расчетной схемой бруса. Оси абсцисс для эпюр проводят параллельно оси бруса, а на перпендикулярах к ним откладывают значения перерезывающих сил и изгибающих моментов. При построении эпюр пользуются следующими правилами.
1. На схеме бруса отмечают характерные сечения, в которых изменяется форма или размер поперечного сечения, либо изменяется нагрузка, либо существует опора, либо врезан шарнир.
2. Освобождают брус от опор и заменяют их действие неизвестными усилиями, которые определяют из уравнений равновесия.
3. На каждом участке бруса, ограниченном двумя характерными сечениями отмечают сечение, отстоящее на произвольном расстоянии х от начала участка и для него записывают выражение перерезывающей силы как алгебраическую сумму всех внешних активных и реактивных сил, лежащих по одну (любую) сторону сечения. Перерезывающая сила Q(x) считается положительной, если внешняя сила P направлена вверх, когда рассматривается левая часть балки, или сила Р направлена вниз, когда рассматривается правая часть балки.
Вычисляют значения в граничных сечениях участка и откладывают на эпюре. Очертания эпюры между граничными точками определяют исходя из законов изменения нагрузки и дифференциальной зависимости dQ(x)/dx =q(x). На эпюре Q(x) при переходе через сечение, в котором приложена сосредоточенная сила Pi будет скачок на величину Pi. На участке действия распределенных усилий qi(x), интенсивность которых изменяется по степенной зависимости, эпюра Q(x) будет ограничена кривой, степень которой на единицу выше степени закона изменения погонных усилий qi(x). Следовательно, при qi(x)=0 -эпюра Q(x) ограничена горизонтальной прямой, при qi(x)= const -эпюра Q(x) ограничена наклонной прямой, в случае изменения по линейному закону, эпюра Q(x) ограничена квадратной параболой и т.д. На опоре будет скачок на величину реакции опоры.
4. Для тех же сечений записывают выражение изгибающего момента как алгебраическую сумму моментов относительно главной центральной оси сечения zc, создаваемых всеми внешними парами и силами, лежащими по (любую) сторону от сечения. Изгибающий момент M(x) от внешней нагрузки считается положительным, если внешняя нагрузка изгибает балку выпуклостью вниз, а отрицательным, если выпуклость направлена вверх. Это правило совпадает с правилом «сжатого волокна», по которому изгибающий момент считается положительным, если внешняя нагрузка изгибает балку таким образом, что сжатые волокна находятся сверху балки. Вычисляют значения в граничных сечениях участка и откладывают на эпюре. Очертания эпюры между граничными точками определяют исходя из законов изменения нагрузки и дифференциальных зависимостей dM(x)/dx=Q(x) и d2M(x)/dx2=q(x). На эпюре М(x) при переходе через сечение, в котором приложен сосредоточенный момент Мi будет скачок на величину Мi. Если на участке эпюра перерезывающих сил изменяется по степенной зависимости, эпюра М(x) будет ограничена кривой, степень которой на единицу выше степени закона изменения перерезывающей силы Q(x). Следовательно, при Q(x)=0 -эпюра М(x) ограничена горизонтальной прямой, при Q(x) = const -эпюра М(x) ограничена наклонной прямой, в случае изменения по линейному закону, эпюра М(x) ограничена квадратной параболой и т.д. Если распределенная нагрузка направлена вниз, то выпуклость кривой эпюры М(x) направлена вверх, если распределенная нагрузка направлена вверх, то выпуклость кривой эпюры М(x) направлена вниз.
Пример 2.7
Определить реакции опор и построить эпюры изгибающих моментов и перерезывающих сил в сечениях заданной балки (рис. 2.40а).
Решение.
1. Удалим опоры и их действие заменим реакциями (рис. 2.40б). Пронумеруем характерные сечения.
2. Запишем уравнения равновесия и определим реакции опор.
откуда:
Рисунок 2.40
3. Запишем аналитические выражения перерезывающих сил для каждого из участков балки.
Построим выражения Q(x) в виде эпюры перерезывающих сил (рис. 2.40в).
4. Запишем аналитические выражения изгибающих моментов для каждого из участков балки.
Определим экстремальное значение изгибающего момента на участке 1-2, для чего вначале определим xmax, из условия Q1-2(x) = 0.
откуда:
xmax=2a.
Подставим в выражение момента, получим:
Mmax= -(8/9) qa2
Построим эпюру изгибающих моментов (рис. 2.40г).
Пример 2.8.
Для подкосного шасси, схема которого приведена на рисунке 2.41а, необходимо определить нормальные усилия, перерезывающие силы и изгибающие моменты в амортизационной стойке АО при действии по оси колеса вертикального усилия 50 кН и горизонтального усилия 12,5 кН.
Рисунок 2.41
Решение.
1 Для расчетной схемы, показанной на рисунке 2.41б, запишем уравнения равновесия:
Так как суммарное усилие в узле C направлено вдоль подкоса CD, то можно записать соотношение:
Решая систему 4-х уравнений, получим усилия, которые нагружают стойку:
YCD=33,3 кН,
XCD=28,6 кН,
YAO=-83,3 кН,
XAO=-16,1 кН,
2. Выделим амортизационную стойку с заданными внешними усилиями по оси колеса и компонентами реактивных усилий со стороны опоры на фюзеляже в узле А и со стороны подкоса CD. В результате получили балку, нагруженную системой самоуравновешенных продольных и поперечных сил. (рис.2.41в). Для полученной расчетной схемы строим эпюры нормальных усилий N (рис. 2.41г), перерезывающих сил Q (рис.2.41д) и изгибающих моментов M (рис. 2.41е).
Пример 2.9
Для консоли крыла регионального самолета, показанной на рисунке 2.42а, необходимо в сечениях крыла определить перерезывающие силы Q, изгибающие моменты Мизг и крутящие моменты Мкр, а также построить их эпюры. Крыло нагружено аэродинамическими и инерционными нагрузками.
Рисунок 2.42
Аэродинамические нагрузки заданы в виде распределения погонных нагрузок hy аэр, равнодействующие которых приложены в центрах давления с координатами xd (таблица 2.1). Инерционные нагрузки заданы в виде погонных нагрузок hy ин, равнодействующие которых приложены в центрах тяжести с координатами xc (таблица 2.1).
Таблица 2.1
№ |
z, м |
xd, м |
hy аэр, кг/м |
xc, м |
hy ин, кг/м |
1 |
0,00 |
0,47 |
1801 |
0,46 |
-570 |
2 |
0,18 |
0,53 |
1801 |
0,52 |
-550 |
3 |
0,54 |
0,64 |
1779 |
0,66 |
-509 |
4 |
0,89 |
0,76 |
1798 |
0,78 |
-468 |
5 |
1,25 |
0,89 |
1825 |
0,92 |
-427 |
6 |
1,55 |
1,05 |
1833 |
1,03 |
-392 |
7 |
1,57 |
1,09 |
1833 |
1,03 |
-390 |
8 |
1,57 |
1,10 |
1833 |
0,97 |
-1660 |
9 |
1,80 |
1,18 |
1833 |
1,05 |
-1478 |
10 |
2,05 |
1,34 |
1821 |
1,15 |
-1281 |
11 |
2,29 |
1,48 |
1807 |
1,24 |
-1095 |
12 |
2,51 |
1,60 |
1794 |
1,32 |
-919 |
13 |
2,73 |
1,69 |
1781 |
1,41 |
-744 |
14 |
2,84 |
1,75 |
1768 |
1,45 |
-664 |
15 |
2,84 |
1,75 |
1768 |
1,45 |
-664 |
16 |
2,89 |
1,80 |
1742 |
1,47 |
-631 |
17 |
2,98 |
1,81 |
1742 |
1,50 |
-575 |
18 |
3,10 |
1,84 |
1735 |
1,55 |
-494 |
19 |
3,27 |
1,88 |
1719 |
1,62 |
-387 |
20 |
3,44 |
1,92 |
1698 |
1,69 |
-280 |
21 |
3,52 |
1,92 |
1682 |
1,73 |
-226 |
22 |
3,53 |
1,92 |
1682 |
1,73 |
-226 |
23 |
3,79 |
2,02 |
1676 |
1,84 |
-218 |
24 |
4,32 |
2,21 |
1651 |
2,07 |
-202 |
25 |
4,85 |
2,41 |
1621 |
2,30 |
-186 |
26 |
5,38 |
2,62 |
1586 |
2,53 |
-170 |
27 |
5,91 |
2,83 |
1547 |
2,76 |
-154 |
28 |
6,43 |
3,04 |
1504 |
2,98 |
-138 |
29 |
6,96 |
3,26 |
1456 |
3,22 |
-121 |
30 |
7,49 |
3,48 |
1403 |
3,44 |
-105 |
31 |
8,02 |
3,71 |
1346 |
3,67 |
-89 |
32 |
8,55 |
3,93 |
1283 |
3,90 |
-73 |
33 |
8,82 |
4,04 |
1249 |
4,02 |
-65 |
34 |
8,99 |
4,11 |
1228 |
4,10 |
-65 |
35 |
9,33 |
4,25 |
1180 |
4,26 |
-65 |
36 |
9,67 |
4,40 |
1128 |
4,43 |
-65 |
37 |
10,01 |
4,54 |
1070 |
4,59 |
-65 |
38 |
10,19 |
4,61 |
1037 |
4,67 |
-65 |
39 |
10,35 |
4,68 |
1006 |
4,74 |
-60 |
40 |
10,70 |
4,82 |
934 |
4,88 |
-49 |
41 |
11,04 |
4,97 |
851 |
5,03 |
-38 |
42 |
11,38 |
5,11 |
752 |
5,17 |
-26 |
43 |
11,48 |
5,15 |
708 |
5,22 |
-23 |
44 |
11,66 |
5,18 |
634 |
5,26 |
-19 |
45 |
11,89 |
5,19 |
493 |
5,31 |
-15 |
46 |
12,12 |
5,18 |
316 |
5,37 |
-10 |
47 |
12,23 |
5,22 |
0 |
5,39 |
0 |
Решение.
1. Приведем распределенные нагрузки к системе сосредоточенных усилий, действующих в серединах участков ограниченных соседними сечениями:
Pi аэр= hy аэр i×(zi+1-zi)
Pi ин= hy ин i×(zi+1-zi),
zd i =zc i =(zi+zi+1)/2
Результаты численного расчета приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2
№ участка |
zd=zc, м |
Pаэр, кг |
Pин, кг |
1 |
0,089 |
320,6 |
-101,5 |
2 |
0,357 |
643,0 |
-196,4 |
3 |
0,713 |
633,3 |
-181,2 |
4 |
1,070 |
641,9 |
-167,1 |
5 |
1,400 |
553,0 |
-129,4 |
6 |
1,559 |
29,3 |
-6,3 |
7 |
1,569 |
5,5 |
-1,2 |
8 |
1,686 |
423,4 |
-383,5 |
9 |
1,926 |
458,3 |
-369,5 |
10 |
2,170 |
431,6 |
-303,6 |
11 |
2,400 |
403,0 |
-244,2 |
12 |
2,623 |
400,1 |
-204,9 |
13 |
2,785 |
179,9 |
-75,1 |
14 |
2,836 |
1,8 |
-0,7 |
15 |
2,863 |
93,7 |
-35,2 |
16 |
2,933 |
151,6 |
-54,9 |
17 |
3,040 |
221,2 |
-73,0 |
18 |
3,187 |
289,7 |
-82,5 |
19 |
3,354 |
288,8 |
-65,0 |
20 |
3,480 |
142,6 |
-23,5 |
21 |
3,524 |
6,7 |
-0,9 |
22 |
3,657 |
439,0 |
-59,0 |
23 |
4,052 |
886,6 |
-115,3 |
24 |
4,581 |
875,0 |
-107,1 |
25 |
5,111 |
857,5 |
-98,4 |
26 |
5,640 |
840,6 |
-90,1 |
27 |
6,170 |
818,4 |
-81,5 |
28 |
6,699 |
797,1 |
-73,1 |
29 |
7,229 |
770,2 |
-64,0 |
30 |
7,758 |
743,6 |
-55,6 |
31 |
8,288 |
713,4 |
-47,2 |
32 |
8,686 |
340,0 |
-19,3 |
33 |
8,903 |
212,3 |
-11,1 |
34 |
9,159 |
418,7 |
-22,2 |
35 |
9,500 |
403,6 |
-22,2 |
36 |
9,842 |
384,6 |
-22,2 |
37 |
10,102 |
191,5 |
-11,6 |
38 |
10,273 |
169,0 |
-10,6 |
39 |
10,525 |
343,0 |
-20,5 |
40 |
10,866 |
319,4 |
-16,8 |
41 |
11,208 |
290,2 |
-13,0 |
42 |
11,431 |
79,7 |
-2,8 |
43 |
11,574 |
126,7 |
-4,1 |
44 |
11,777 |
144,6 |
-4,3 |
45 |
12,005 |
112,4 |
-3,4 |
46 |
12,176 |
35,7 |
-1,1 |
2. Заменим крыло расчетной схемой в виде консольно закрепленной балки направленной вдоль оси жесткости (рис. 2.42б).
3. Выполним параллельный перенос усилий Pi аэр и Pi ин на ось жесткости по нормали к ней. Как видно из рисунка 2.42б, при переносе усилия Р с координатами x, z на ось жесткости новые координаты x1, z1, координата u и расстояние b определяются соотношениями:
b= x cos –z sin
x1 = x-b cos
z1 = z+b sin
По правилу параллельного переноса силы добавляем момент ΔMu относительно оси u:
ΔMu= P b
Результаты численного расчета приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3
№ сечения |
zd = zc, м |
bаэр, м |
bин, м |
x1d, м |
z1d, м |
x1c, м |
z1c, м |
ud, м |
uc, м |
ΔMd, кгм |
ΔMc, кгм |
1 |
0,09 |
0,38 |
0,38 |
0,12 |
0,25 |
0,12 |
0,25 |
0,28 |
0,28 |
123,10 |
-27,90 |
2 |
0,36 |
0,33 |
0,33 |
0,23 |
0,50 |
0,23 |
0,49 |
0,55 |
0,54 |
212,04 |
-107,00 |
3 |
0,71 |
0,28 |
0,29 |
0,39 |
0,83 |
0,39 |
0,84 |
0,92 |
0,92 |
176,59 |
-167,26 |
4 |
1,07 |
0,23 |
0,26 |
0,54 |
1,17 |
0,55 |
1,18 |
1,29 |
1,30 |
149,72 |
-217,36 |
5 |
1,40 |
0,22 |
0,24 |
0,70 |
1,49 |
0,70 |
1,50 |
1,65 |
1,66 |
120,09 |
-214,14 |
6 |
1,56 |
0,29 |
0,27 |
0,78 |
1,68 |
0,78 |
1,67 |
1,86 |
1,85 |
8,53 |
-11,58 |
7 |
1,57 |
0,32 |
0,27 |
0,80 |
1,71 |
0,79 |
1,68 |
1,88 |
1,86 |
1,78 |
-2,17 |
8 |
1,69 |
0,28 |
0,16 |
0,84 |
1,81 |
0,82 |
1,76 |
1,99 |
1,94 |
120,13 |
-742,64 |
9 |
1,93 |
0,26 |
0,14 |
0,95 |
2,03 |
0,93 |
1,99 |
2,24 |
2,19 |
117,36 |
-809,58 |
10 |
2,17 |
0,29 |
0,12 |
1,07 |
2,29 |
1,04 |
2,22 |
2,53 |
2,45 |
126,48 |
-744,22 |
11 |
2,40 |
0,33 |
0,11 |
1,18 |
2,54 |
1,14 |
2,45 |
2,80 |
2,70 |
133,14 |
-659,03 |
12 |
2,62 |
0,35 |
0,09 |
1,29 |
2,77 |
1,24 |
2,66 |
3,05 |
2,94 |
138,05 |
-601,74 |
13 |
2,78 |
0,36 |
0,10 |
1,37 |
2,94 |
1,32 |
2,83 |
3,24 |
3,12 |
64,64 |
-234,43 |
14 |
2,84 |
0,38 |
0,11 |
1,40 |
3,00 |
1,34 |
2,88 |
3,31 |
3,18 |
0,68 |
-2,11 |
15 |
2,86 |
0,37 |
0,10 |
1,41 |
3,02 |
1,36 |
2,91 |
3,33 |
3,21 |
34,92 |
-112,85 |
16 |
2,93 |
0,39 |
0,10 |
1,44 |
3,10 |
1,39 |
2,97 |
3,42 |
3,28 |
59,27 |
-180,06 |
17 |
3,04 |
0,36 |
0,08 |
1,49 |
3,19 |
1,43 |
3,07 |
3,52 |
3,39 |
79,21 |
-247,60 |
18 |
3,19 |
0,32 |
0,06 |
1,55 |
3,32 |
1,50 |
3,21 |
3,66 |
3,55 |
92,56 |
-292,46 |
19 |
3,35 |
0,28 |
0,05 |
1,62 |
3,47 |
1,57 |
3,38 |
3,83 |
3,72 |
82,27 |
-242,14 |
20 |
3,48 |
0,27 |
0,06 |
1,68 |
3,59 |
1,64 |
3,51 |
3,96 |
3,87 |
37,91 |
-90,99 |
21 |
3,52 |
0,25 |
0,07 |
1,69 |
3,63 |
1,66 |
3,56 |
4,00 |
3,92 |
1,68 |
-3,55 |
22 |
3,66 |
0,20 |
0,02 |
1,74 |
3,74 |
1,71 |
3,67 |
4,13 |
4,04 |
85,74 |
-238,55 |
23 |
4,05 |
0,12 |
-0,04 |
1,91 |
4,10 |
1,88 |
4,03 |
4,53 |
4,45 |
105,44 |
-513,16 |
24 |
4,58 |
0,07 |
-0,06 |
2,15 |
4,61 |
2,12 |
4,56 |
5,09 |
5,03 |
57,84 |
-538,10 |
25 |
5,11 |
0,02 |
-0,08 |
2,39 |
5,12 |
2,37 |
5,08 |
5,65 |
5,60 |
20,43 |
-551,38 |
26 |
5,64 |
-0,01 |
-0,09 |
2,63 |
5,63 |
2,61 |
5,60 |
6,22 |
6,18 |
-10,31 |
-556,82 |
27 |
6,17 |
-0,04 |
-0,11 |
2,87 |
6,15 |
2,86 |
6,12 |
6,79 |
6,76 |
-36,22 |
-550,42 |
28 |
6,70 |
-0,07 |
-0,13 |
3,11 |
6,67 |
3,10 |
6,65 |
7,36 |
7,33 |
-56,99 |
-536,30 |
29 |
7,23 |
-0,10 |
-0,14 |
3,35 |
7,19 |
3,34 |
7,17 |
7,93 |
7,91 |
-74,90 |
-506,31 |
30 |
7,76 |
-0,12 |
-0,16 |
3,59 |
7,71 |
3,59 |
7,69 |
8,50 |
8,49 |
-89,80 |
-472,26 |
31 |
8,29 |
-0,14 |
-0,17 |
3,84 |
8,23 |
3,83 |
8,21 |
9,08 |
9,06 |
-101,03 |
-427,55 |
32 |
8,69 |
-0,11 |
-0,13 |
4,03 |
8,64 |
4,02 |
8,63 |
9,53 |
9,52 |
-36,14 |
-184,19 |
33 |
8,90 |
-0,10 |
-0,12 |
4,13 |
8,86 |
4,13 |
8,85 |
9,78 |
9,77 |
-21,06 |
-107,93 |
34 |
9,16 |
-0,14 |
-0,15 |
4,24 |
9,10 |
4,24 |
9,09 |
10,04 |
10,03 |
-59,81 |
-222,40 |
35 |
9,50 |
-0,16 |
-0,15 |
4,40 |
9,43 |
4,40 |
9,44 |
10,41 |
10,41 |
-63,99 |
-231,46 |
36 |
9,84 |
-0,17 |
-0,15 |
4,55 |
9,77 |
4,56 |
9,78 |
10,78 |
10,79 |
-67,25 |
-239,17 |
37 |
10,10 |
-0,16 |
-0,11 |
4,68 |
10,04 |
4,69 |
10,05 |
11,07 |
11,09 |
-29,71 |
-129,07 |
38 |
10,27 |
-0,16 |
-0,11 |
4,76 |
10,20 |
4,77 |
10,23 |
11,26 |
11,28 |
-27,15 |
-119,56 |
39 |
10,52 |
-0,21 |
-0,15 |
4,87 |
10,44 |
4,88 |
10,46 |
11,52 |
11,54 |
-70,37 |
-236,14 |
40 |
10,87 |
-0,22 |
-0,17 |
5,02 |
10,77 |
5,03 |
10,80 |
11,89 |
11,91 |
-70,51 |
-199,63 |
41 |
11,21 |
-0,23 |
-0,18 |
5,18 |
11,11 |
5,19 |
11,13 |
12,26 |
12,28 |
-67,93 |
-159,16 |
42 |
11,43 |
-0,20 |
-0,14 |
5,29 |
11,35 |
5,30 |
11,37 |
12,52 |
12,55 |
-15,87 |
-34,58 |
43 |
11,57 |
-0,23 |
-0,16 |
5,35 |
11,48 |
5,37 |
11,51 |
12,66 |
12,69 |
-28,56 |
-52,26 |
44 |
11,78 |
-0,28 |
-0,21 |
5,44 |
11,66 |
5,45 |
11,69 |
12,86 |
12,90 |
-40,74 |
-55,87 |
45 |
12,01 |
-0,37 |
-0,26 |
5,52 |
11,85 |
5,55 |
11,90 |
13,07 |
13,13 |
-42,02 |
-44,89 |
46 |
12,18 |
-0,45 |
-0,28 |
5,59 |
11,99 |
5,62 |
12,06 |
13,22 |
13,30 |
-16,06 |
-15,03 |
3. Упорядочим Pаэр , Pинр , ΔMd , ΔMc , по возрастанию координаты u и вычислим перерезывающие силы Q, изгибающие моменты Мизг и крутящие моменты Мкр.
Результаты вычислений приведены в таблице 2.4.
Таблица 2.4
u, м |
ΔM, кгм |
P, кг |
Q, кг |
Мизг, кгм |
Мкр, кгм |
0,275 |
-27,9 |
-101,5 |
13956,0 |
86897,7 |
-11482,0 |
0,277 |
123,1 |
320,6 |
14057,5 |
86866,0 |
-11605,1 |
0,545 |
-107,0 |
-196,4 |
13736,9 |
83189,2 |
-11498,1 |
0,547 |
212,0 |
643,0 |
13933,2 |
83158,4 |
-11710,1 |
0,917 |
176,6 |
633,3 |
13290,3 |
78246,4 |
-11886,7 |
0,923 |
-167,3 |
-181,2 |
12657,0 |
78166,1 |
-11719,4 |
1,289 |
149,7 |
641,9 |
12838,2 |
73470,5 |
-11869,2 |
1,301 |
-217,4 |
-167,1 |
12196,3 |
73322,5 |
-11651,8 |
1,645 |
120,1 |
553,0 |
12363,4 |
69063,5 |
-11771,9 |
1,655 |
-214,1 |
-129,4 |
11810,4 |
68949,6 |
-11557,8 |
1,846 |
-11,6 |
-6,3 |
11939,8 |
66664,6 |
-11546,2 |
1,856 |
8,5 |
29,3 |
11946,0 |
66554,1 |
-11554,7 |
1,858 |
-2,2 |
-1,2 |
11916,7 |
66532,5 |
-11552,5 |
1,882 |
1,8 |
5,5 |
11917,9 |
66246,6 |
-11554,3 |
1,937 |
-742,6 |
-383,5 |
11912,4 |
65589,5 |
-10811,7 |
1,992 |
120,1 |
423,4 |
12295,8 |
64908,8 |
-10931,8 |
2,191 |
-809,6 |
-369,5 |
11872,4 |
62546,6 |
-10122,2 |
2,245 |
117,4 |
458,3 |
12241,9 |
61891,3 |
-10239,6 |
2,451 |
-744,2 |
-303,6 |
11783,7 |
59454,2 |
-9495,4 |
2,530 |
126,5 |
431,6 |
12087,3 |
58498,3 |
-9621,8 |
2,699 |
-659,0 |
-244,2 |
11655,7 |
56534,9 |
-8962,8 |
2,802 |
133,1 |
403,0 |
11899,9 |
55312,3 |
-9095,9 |
2,936 |
-601,7 |
-204,9 |
11496,9 |
53765,1 |
-8494,2 |
3,055 |
138,0 |
400,1 |
11701,8 |
52380,7 |
-8632,3 |
3,120 |
-234,4 |
-75,1 |
11301,8 |
51643,0 |
-8397,8 |
3,182 |
-2,1 |
-0,7 |
11376,9 |
50937,0 |
-8395,7 |
3,207 |
-112,8 |
-35,2 |
11377,6 |
50655,6 |
-8282,9 |
3,240 |
64,6 |
179,9 |
11412,8 |
50274,8 |
-8347,5 |
3,280 |
-180,1 |
-54,9 |
11232,9 |
49824,7 |
-8167,4 |
3,307 |
0,7 |
1,8 |
11287,8 |
49514,5 |
-8168,1 |
3,332 |
34,9 |
93,7 |
11286,0 |
49235,4 |
-8203,1 |
3,391 |
-247,6 |
-73,0 |
11192,3 |
48581,5 |
-7955,4 |
3,418 |
59,3 |
151,6 |
11265,4 |
48272,9 |
-8014,7 |
3,521 |
79,2 |
221,2 |
11113,8 |
47132,3 |
-8093,9 |
3,545 |
-292,5 |
-82,5 |
10892,6 |
46866,6 |
-7801,5 |
3,665 |
92,6 |
289,7 |
10975,1 |
45551,5 |
-7894,0 |
3,724 |
-242,1 |
-65,0 |
10685,3 |
44915,7 |
-7651,9 |
3,834 |
82,3 |
288,8 |
10750,3 |
43742,0 |
-7734,2 |
3,869 |
-91,0 |
-23,5 |
10461,5 |
43373,1 |
-7643,2 |
3,923 |
-3,5 |
-0,9 |
10485,1 |
42802,2 |
-7639,6 |
3,964 |
37,9 |
142,6 |
10486,0 |
42378,3 |
-7677,5 |
4,005 |
1,7 |
6,7 |
10343,3 |
41955,2 |
-7679,2 |
4,044 |
-238,6 |
-59,0 |
10336,6 |
41545,5 |
-7440,7 |
4,126 |
85,7 |
439,0 |
10395,6 |
40700,0 |
-7526,4 |
4,450 |
-513,2 |
-115,3 |
9956,6 |
37471,5 |
-7013,2 |
4,526 |
105,4 |
886,6 |
10071,9 |
36706,4 |
-7118,7 |
5,026 |
-538,1 |
-107,1 |
9185,3 |
32110,9 |
-6580,6 |
5,085 |
57,8 |
875,0 |
9292,4 |
31559,9 |
-6638,4 |
5,604 |
-551,4 |
-98,4 |
8417,3 |
27196,2 |
-6087,0 |
5,650 |
20,4 |
857,5 |
8515,7 |
26803,6 |
-6107,5 |
6,180 |
-556,8 |
-90,1 |
7658,2 |
22743,8 |
-5550,6 |
6,217 |
-10,3 |
840,6 |
7748,3 |
22454,9 |
-5540,3 |
6,756 |
-550,4 |
-81,5 |
6907,7 |
18730,5 |
-4989,9 |
6,787 |
-36,2 |
818,4 |
6989,2 |
18519,7 |
-4953,7 |
7,333 |
-536,3 |
-73,1 |
6170,8 |
15151,1 |
-4417,4 |
7,358 |
-57,0 |
797,1 |
6244,0 |
14991,0 |
-4360,4 |
7,910 |
-506,3 |
-64,0 |
5446,9 |
11985,3 |
-3854,1 |
7,930 |
-74,9 |
770,2 |
5510,9 |
11872,8 |
-3779,2 |
8,486 |
-472,3 |
-55,6 |
4740,6 |
9238,1 |
-3306,9 |
8,504 |
-89,8 |
743,6 |
4796,3 |
9154,2 |
-3217,1 |
9,064 |
-427,5 |
-47,2 |
4052,7 |
6883,5 |
-2789,6 |
9,079 |
-101,0 |
713,4 |
4099,9 |
6822,9 |
-2688,5 |
9,522 |
-184,2 |
-19,3 |
3386,5 |
5323,3 |
-2504,3 |
9,534 |
-36,1 |
340,0 |
3405,8 |
5281,6 |
-2468,2 |
9,768 |
-107,9 |
-11,1 |
3065,8 |
4564,4 |
-2360,3 |
9,777 |
-21,1 |
212,3 |
3076,9 |
4535,6 |
-2339,2 |
10,034 |
-222,4 |
-22,2 |
2864,6 |
3800,7 |
-2116,8 |
10,039 |
-59,8 |
418,7 |
2886,7 |
3786,2 |
-2057,0 |
10,408 |
-64,0 |
403,6 |
2468,0 |
2874,4 |
-1993,0 |
10,412 |
-231,5 |
-22,2 |
2064,4 |
2866,0 |
-1761,5 |
10,777 |
-67,2 |
384,6 |
2086,7 |
2104,0 |
-1694,3 |
10,791 |
-239,2 |
-22,2 |
1702,0 |
2081,6 |
-1455,1 |
11,073 |
-29,7 |
191,5 |
1724,2 |
1593,8 |
-1425,4 |
11,094 |
-129,1 |
-11,6 |
1532,6 |
1563,1 |
-1296,3 |
11,260 |
-27,2 |
169,0 |
1544,3 |
1306,7 |
-1269,2 |
11,284 |
-119,6 |
-10,6 |
1375,2 |
1272,7 |
-1149,6 |
11,517 |
-70,4 |
343,0 |
1385,8 |
950,3 |
-1079,3 |
11,542 |
-236,1 |
-20,5 |
1042,8 |
924,3 |
-843,1 |
11,886 |
-70,5 |
319,4 |
1063,3 |
558,0 |
-772,6 |
11,912 |
-199,6 |
-16,8 |
743,8 |
538,7 |
-573,0 |
12,257 |
-67,9 |
290,2 |
760,6 |
276,5 |
-505,1 |
12,283 |
-159,2 |
-13,0 |
470,4 |
264,3 |
-345,9 |
12,520 |
-15,9 |
79,7 |
483,4 |
149,8 |
-330,0 |
12,547 |
-34,6 |
-2,8 |
403,6 |
139,0 |
-295,4 |
12,665 |
-28,6 |
126,7 |
406,4 |
90,9 |
-266,9 |
12,695 |
-52,3 |
-4,1 |
279,7 |
82,6 |
-214,6 |
12,863 |
-40,7 |
144,6 |
283,8 |
34,8 |
-173,9 |
12,897 |
-55,9 |
-4,3 |
139,2 |
30,1 |
-118,0 |
13,072 |
-42,0 |
112,4 |
143,6 |
5,0 |
-76,0 |
13,126 |
-44,9 |
-3,4 |
31,2 |
3,3 |
-31,1 |
13,224 |
-16,1 |
35,7 |
34,6 |
-0,1 |
-15,0 |
13,303 |
-15,0 |
-1,1 |
-1,1 |
0,0 |
0,0 |
По данным таблицы построим эпюры перерезывающих сил Q, изгибающих моментов Мизг и крутящих моментов Мкр (рис.2.43).
Рисунок 2.43