- •Тема 9 визначення переміщень при згинанні. Розрахунок балок на жорскість
- •9.3. Диференціальні залежності при згинанні
- •Ці залежності, після деякого перетворення, можна розташувати послідовно: . (9.10)
- •9.4. Визначення переміщень в балках методом початкових параметрів
- •Підставляючи в ці рівняння , отримаємо:
- •Таблиця 9.1
- •Підставляємо координату перерізу с (м) в рівняння (б). Отримаємо:
- •9.5. Тести до теми №9 “Визначення переміщень при згинанні. Розрахунок балок на жорсткість” Таблиця 9.2
Підставляючи в ці рівняння , отримаємо:
;
(9.22)
.
(9.23)
Отже, довільні сталі інтегрування
та
дорівнюють відповідно куту повороту
та прогину на початку координат
та
.
Ці сталі прийнято називатигеометричними
початковими параметрами.
Підставляючи в рівняння (9.15) замість
сталих інтегрування
та
початкові параметри
та
,
отримаємо:
.
(9.24)
Для випадку кількох моментів та сил, а також кількох ділянок розподіленого навантаження, рівняння для прогинів можна скласти у вигляді, рекомендованому М.Д.Полонським:
.
(9.25)
Рівняння (9.25) зазвичай називають універсальним рівнянням пружної лінії.
Диференціюючи рівняння (9.25), дістаємо універсальне рівняння кутів повороту перерізів:
,
(9.26)
У
рівняннях (9.25), (9.26) прийняті такі
позначення:
тип зовнішнього силового фактора (
);
показник ступеня, який отримується при
інтегрування диференціального рівняння
пружної лінії;
координата перерізу, у якому прикладена
зосереджена сила або момент, або
координата перерізу, у якому починається
дія розподіленого навантаження.
Відповідні величини показника ступеня
та типи зовнішнього фактора наведені
у таблиці 9.1.
Таблиця 9.1
|
Тип
зовнішнього навантаження
|
Показник
ступеня
|
|
Зовнішній
момент
|
2 |
|
Зосереджена
сила
|
3 |
|
Інтенсивність
розподіленого навантаження
|
4 |
|
Тангенс
кута нахилу дотичної до епюри
навантаження
|
5 |
Знаки складових у рівняннях (9.25) і (9.26) визначаються знаком згинального моменту, який викликається відповідним силовим фактором.
Характерною особливістю методу початкових параметрів є те, що для визначення переміщень не треба складати та інтегрувати диференціальне рівняння зігнутої осі балки. Достатньо скласти універсальне рівняння пружної лінії (9.25), з умов на опорах знайти початкові параметри і знову скористатися універсальним рівнянням, щоб обчислити прогин у перерізі, що розглядується.
Розглянемо кілька прикладів визначення перемещень за методом початкових параметрів.
Приклад
9.9.
Визначити прогин посередині прольоту
балки, наведеної на рис.9.14, і кут повороту
пререрізу С на лівому кінці балки.
Матеріал балки
сталь з модулем пружності
МПа.
Балка є двутавром № 20 з моментом інерції
см4.

Рис.9.14
Розв’язок:
1. Визначимо опорні реакції. Для цього складемо два рівняння рівноваги:
.
Звідки
кН;
.
Звідки
кН.
2.
Вибираємо початок координат на правому
кінці балки в точці В, вісь прогинів
спрямована вгору, вісь
ліворуч. Яким чином у данному випадку
визначається вибір початку координат?
Якщо вибрати початок координат на лівому
кінці балки в перерізі С, то попередньо
треба відшукати обидва початкових
параметри, тому що ні кут повороту
перерізу С, ні прогин в цьому перерізі
завчасно невідомі. Для їх визначення
потребується скласти систему з двох
рівнянь і розв’язати її відносно
невідомих початкових параметрів. Якщо
ж вибрати початок координат на правому
кінці балки в перерізі В, то відшукувати
треба буде лише один початковий параметр
– кут повороту перерізу В
.
Другий початковий параметр – прогин в
перерізі В
– визначати не треба, тому що він дорівнює
нулеві з граничної умови на опорі В.
3. Разбиваємо балку на ділянки (Рис.9.14) і записуємо універсальне рівняння пружної лінії (9.25) для останньої ділянки:
(а)
4.
З рівняння (а) визначаємо початковий
параметр
з умови, що прогин перерізу А при
м
дорівнює нулю:
.
Звідки:
.
5.
Визначаємо прогин посередині прольоту
балки при
м.
З огляду на те, що переріз посередині
балки належить першій ділянці, викреслюємо
з універсального рівняння всі члени,
що належать другій та третій ділянкам.
Отримаємо:
.
Підставляємо чисельні значення модуля пружності та моменту інерції в отриманий вираз. Маємо:
м
=
мм.
Знак
“”
означає, що напрім прогину не співпадає
з напрямом осі
.
6. Визначаємо кут повороту перерізу С. Для цього скристаємося виразом (9.26). Зважаючи на те, що переріз С належить третій ділянці, складемо рівняння для кута повороту для цієї ділянки:
.
(б)
