Метод сечений Удлинение стержня и закон Гука Моменты инерции сечения. Кручение бруса с круглым поперечным сечением Кручение тонкостенного бруса Значение изгибающего момента Касательные напряжения при поперечном изгибе

Примеры решения задач по курсу сопротивление материалов

Так как, поперечная сила в пределах участка меняет знак, т.е. имеет промежуточное нулевое значение (рис.5.8,в), то в этом сечении возникает экстремальное значение изгибающего момента. Для определения его величины вначале найдем значение z0, при котором =0. Для этого, приравняв выражение для  нулю, получим:

-P+q(z0-2)=0,м.

 Подставив найденное значение z0=3,5м в аналитическое выражение изменения , вычислим величину Mmax:

кНм.

Построение эпюр Qy и Mx для всей балки

 Отложив перпендикулярно к оси абсцисс (линии, параллельной оси балки) в удобном для пользования масштабе вычисленные значения Qy и Mx в характерных и промежуточных сечениях каждого участка и соединяя концы полученных ординат линиями, соответствующими законам изменения Qy и Mx на каждом участке, построим эпюры Qy и Mx для всей балки (рис.5.8,в,г). При этом положительные ординаты эпюры Qy откладываются вверх, а отрицательные-вниз по оси абсцисс. Ординаты же эпюр Mx откладываются со стороны растянутого волокна. На эпюрах Qy обязательно указываются знаки, а на эпюре Mx знаки можно не ставить.

Проверка правильности построения эпюр Qy и Mx

Рис.5.12

 Для этого необходимо вначале проверить соответствие эпюры Qy эпюре Mx согласно дифференциальной зависимости , из которой следует, что эпюра Qy представляет собой эпюру тангенсов угла наклона касательных эпюры Mx к оси балки. В самом деле, на участке II балки (рис.5.8,г) тангенс угла наклона касательной эпюры Mx к оси балки (рис.5.12) равен:

кН.

 При этом, знак поперечной силы будет положительным, если угол образован вращением оси балки или элемента системы по ходу часовой стрелки, и отрицательным, если угол образован вращением этой оси против часовой стрелки до совмещения с эпюрой Mx.

 В рассматриваемом примере угол a образован вращением оси балки против часовой стрелки, поэтому поперечная сила на этом участке будет отрицательной. После указанной проверки полезно также проверить выполнение следующих положений:

 1.Эпюра Mx на участке между сосредоточенными силами, а также между сосредоточенными силой и моментом, и между началом или концом действия равномерно распределенной нагрузки и сосредоточенными силой и моментом всегда изменяется по закону прямой линии, наклонной к оси элемента, а в пределах действия равномерно распределенной нагрузки по закону квадратной параболы, имеющей выпуклость в сторону ее действия, если эпюра построена со стороны растянутого волокна;

 2.Под точкой приложения сосредоточенной силы эпюра Mx имеет излом, острие которого направлено в сторону действия силы, если эпюра построена со стороны растянутого волокна;

 3.На эпюре Mx в месте действия сосредоточенного момента m имеет место скачок, равный его величине;

 4.Над шарнирными опорами двухшарнирной балки изгибающий момент может быть только в тех случаях, когда в опорных сечениях приложены сосредоточенные моменты или когда на консолях, расположенных за опорами, приложены нагрузки. Во всех других случаях изгибающие моменты в шарнирах равны нулю;

 5.На участке действия равномерно распределенной нагрузки изгибающий момент достигает экстремального значения Mx=
=Mmax в том сечении, где поперечная сила , т.е. переходит через нуль, меняя знак;

 6.Поперечная сила Qy на участке равна нулю, если во всех сечениях по длине этого участка Mx=const;

 7.Эпюра Qy постоянна на участках между сосредоточенными нагрузками и изменяется по закону наклонной прямой лишь на участках, где действует равномерно распределенная нагрузка;

 8.Эпюра Qy в точках приложения сосредоточенных вертикальных сил (Р, RA, RB) имеет скачки, равные по величине приложенным в этих сечениях сосредоточенным силам, причем направление скачков всегда совпадает с направлением этих сил.

 В нашем примере все эти положения выполняются.

Для статически определимых систем: схемы I (консольная балка, рис.5.8,а), схемы II (двухопорная балка с консолями, рис.5.13) и схемы III (плоской рамы в виде ломаного бруса, рис.5.17) при последовательном их рассмотрении требуется: 1.Построить эпюры Mx и Qy для всех схем и эпюру Nz для схемы III;

Проведя сечение I-I, рассмотрим равновесие правой отсеченной части балки длиной z1, приложив к ней все действующие справа от сечения заданные нагрузки и внутренние силовые факторы Qy и Mx, возникающие в сечении, которые заменяют действие отброшенной части балки (рис.5.9).

При построении приблизительного вида изогнутой оси балки по эпюре Mx необходимо знать, что знак изгибающего момента связан с характером деформации балки от действия заданной внешней нагрузки.

При общем случае нагружения в заданной системе возникают три опорные реакции.

Поместив начало системы координат в центре тяжести крайнего левого поперечного сечения балки, и рассекая ее в пределах участкаI, рассмотрим равновесие левой части балки длиной z1 (рис.5.14,а).

Сделав сечение в пределах участкаIII, составив и решив уравнения равновесия Sy=0 и  для левой отсеченной части (рис.5.15), получим аналитические выражения изменения Qy и Mx на участкеIII, где z3 изменяется в пределах 3z37м: Sy=0, --P+RA-q(z3-3)=0,

Для получения аналитических выражений изменения Qy и Mx на участкеIV целесообразно начало координат перенести в сечение D и рассматривать равновесие правой отсеченной части, т.к. в этом случае вследствие меньшего количества внешних сил, приложенных к правой части балки, аналитические выражения будут проще по своему виду, а вычисление ординат менее трудоемко.


Определение прогиба и напряжений