- •Реальная конструкция и расчетная схема. Внешние и внутренние силы. Метод сечений
- •Например:
- •Основные гипотезы и принципы сопротивления материалов
- •Плоский изгиб. Деформации и нормальные напряжения при чистом изгибе.
- •Плоский изгиб. Касательные напряжения при изгибе.
- •Оценка прочности балок при изгибе.
- •Рациональная форма поперечных сечений балок при изгибе.
- •Балки равного сопротивления (Балка равнопрочная)
- •Дифференциальное уравнение упругой линии балки при изгибе.
- •Применение метода начальных параметров к расчету балок.
- •Напряженно-деформированное состояние (виды ндс и их особенности)
- •Главные площадки и главные напряжения.
- •Метод Мора – графический метод определения напряжений.
- •Обобщенный закон Гука.
- •Теории предельных состояний (основные понятия и диаграммы предельных напряжений для хрупких и пластичных материалов).
- •Первая теория предельного состояния. Гипотеза наибольших нормальных напряжений.
- •Вторая теория предельного состояния. Гипотеза наибольших линейных деформаций.
- •Третья теория предельного состояния – теория наибольших касательных напряжений.
- •Доказательство теоремы клапейрона
- •Теорема о взаимности работ (теорема Бетти).
- •Доказательство теоремы о взаимности работ
- •Теорема о взаимности перемещений (теорема Максвелла).
- •Теорема Кастильяно (об определении перемещения точки приложения силы).
- •Определение перемещений методом Мора.
- •Способ Верещагина (способ перемножения эпюр).
- •Метод сил: определение степени статической неопределимости системы.
- •Выбор основной системы по методу сил при расчете статически неопределимой стержневой системы.
- •Метод сил для расчета статически неопределимой стержневой системы (порядок расчета и проверки).
Доказательство теоремы клапейрона
Определим
работу, которую совершает сила
,
действующая, например, на балку,
изображенную на рис. 15.1, а.
Будем
считать, что нагрузка прикладывается
к балке статически, то есть она медленно
возрастает от нуля до заданной величины
.
Пусть
в некоторый момент сила, достигшая
значения
,
вызвала в месте своего приложения прогиб
балки, равный
.
Увеличим
это значение силы на бесконечно малую
величину
.
Такое изменение нагрузки приведет к
дополнительному прогибу
.
Очевидно, что элементарная дополнительная
работа будет равна:
.
Полная
работа, совершенная внешней силой,
определяется по формуле:
.Для
линейно деформируемой системы (график
зависимости между прогибом
и
силой P для такой системы показан на
рис. 15.1, б) прогиб балки пропорционален
внешней нагрузке, то есть
,
где
–
коэффициент пропорциональности или
перемещение от силы, равной единице
.
Коэффициент
часто
называют и податливостью системы.
Дифференцируя
уравнение
,
найдем:
.
Подставляя
формулу
в
формулу
и
учитывая уравнение
,
получим:
,что
и требовалось доказать. Полученное
выражение соответствует теореме
Клапейрона.
-
Теорема о взаимности работ (теорема Бетти).
Формулировка теоремы о взаимности работ (теоремы Бетти), доказанная в 1872 г Э. Бетти: возможная работа сил первого состояния на соответствующих перемещениях, вызванных силами второго состояния, равна возможной работе сил второго состояния на соответствующих перемещениях, вызванных силами первого состояния.

Доказательство теоремы о взаимности работ
Наметим на балке две точки 1 и 2 (рис. 15.4, а).
Приложим
статически в точке 1 силу
.
Она вызовет в этой точке прогиб
,
а в точке 2 –
.
Для обозначения перемещений мы используем два индекса. Первый индекс означает место перемещения, а второй – причину, вызывающую это перемещение. То есть, почти как на конверте письма, где мы указываем: куда и от кого.
Так,
например,
означает
прогиб балки в точке 2 от нагрузки
.
После
того, как закончен рост силы
.
приложим в точке 2 к деформированному
состоянию балки статическую силу
(15.4,
б). Балка получит дополнительные
прогибы:
в
точке 1 и
в
точке 2.
Составим
выражение для работы, которую совершают
эти силы на соответствующих им
перемещениях:
.
Здесь
первое и третье слагаемые представляют
собой упругие работы сил
и
.
Согласно теореме Клапейрона, они имеют
коэффициент
.
У второго слагаемого этого коэффициента
нет, поскольку сила
своего
значения не изменяет и совершает
возможную работу на перемещении
,
вызванном другой силой
.
Изменим
теперь порядок нагружения балки. Сначала
прикладываем к балке силу
,
а затем
(рис.
15.4, в, г).
Тогда
работа
.
Очевидно,
что
.
Из этого равенства следует теорема
Бетти:
.
Заметим, что теорема Бетти о взаимности работ справедлива как для случая внешних, так и для случая внутренних сил.
-
Теорема о взаимности перемещений (теорема Максвелла).

Пусть
и
. Теорема
о взаимности перемещений с
учетом принятого обозначения перемещения
от единичной силы имеет вид:
.
Формулировка
теоремы
о взаимности перемещений:
перемещение точки приложения первой
единичной силы, вызванное действием
второй силы, равно перемещению точки
приложения второй единичной силы,
вызванному действием первой единичной
силы (рис. 15.5).
