Задача 7. Плоский изгиб ( двухопорная балка)
Произвести расчет на прочность двухопорной балки (рис. 29).
Материал балки – сталь, [σи] = 200 МПа.
План решения задачи:
1) определить опорные реакции и проверить правильность их определения;
2) построить эпюры поперечных сил и изгибающих моментов;
3) подобрать номер профиля сечения.
Исходные данные к задаче 7 приведены в табл. 8.
Рис. 29. Схемы балок к задаче 7
Таблица 8
Данные к задаче 7
Номер строки | Номер схемы | Нагрузки | Длины участков, м | ||||
F, кН | М, кНм | q, кН/м | а | в | с | ||
1 | I | 10 | 10 | 1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 |
2 | II | 20 | 20 | 2 | 1,2 | 1,2 | 1,2 |
3 | III | 30 | 30 | 3 | 1,3 | 1,3 | 1,3 |
4 | IV | 40 | 40 | 4 | 1,4 | 1,4 | 1,4 |
5 | V | 50 | 50 | 5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
6 | VI | 60 | 40 | 6 | 1,6 | 1,6 | 1,6 |
7 | VII | 70 | 30 | 7 | 1,7 | 1,7 | 1,7 |
8 | VIII | 80 | 20 | 8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 |
9 | IX | 90 | 10 | 9 | 1,9 | 1,9 | 1.9 |
10 | X | 100 | 60 | 10 | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
в | а | б | в | а | б | в |
Определение перемещений при плоском изгибе
Перемещения при плоском изгибе характеризуются прогибом y и углом поворота поперечного сечения φٕ, величины которых определяются из универсального уравнения изогнутой оси балки:
,
где y0, φ0 – прогиб и угол поворота сечения в начале координат;
a , b –расстояние от начала координат до сечения, в котором
|
|
приложен внешний силовой фактор (F и m или опорная реакция);
с – расстояние от начала координат до начала приложения
распределенной нагрузки;
d – расстояние от начала координат до конца приложения
распределенной нагрузки (начала приложения компенсирующей распределенной нагрузки qк);
x – абсцисса рассматриваемого сечения.
При использовании универсального уравнения начало координат всегда выбирается на левом конце балки. Это уравнение получено путем интегрирования приближенного дифференциального уравнения упругой линии балки:
где изгибающий момент в сечении x.
Поэтому знаки у слагаемых, включающих F , m и q, будут определяться по правилу знаков для изгибающего момента при рассмотрении равновесия левой части балкой. По этой же причине в уравнения включаются только те силовые факторы, которые находятся слева от сечения с координатой x. Если распределенная нагрузка qне действует до правого конца балки, ее действие надо продолжить до этого конца и, соответственно, приложить равнозначную компенсирующую нагрузку qк, которая учитывается в уравнении с противоположным основной qзнаком. На эту особенность надо обратить внимание, так как при построении эпюр Q и M такой необходимости не возникало. Начальные параметры y0 и φ0 определяются из условия, что на опорах прогибы равны нулю (см. далее прим. 7).
|
|
Для проверки правильности построения упругой линии балки можно использовать соответствие знака кривизны упругой линии и знака . Если >0, то на этом участке выпуклость упругой линии будет направлена вниз, и наоборот.
Пример 7
Определить прогибы в характерных сечениях балки (рис. 30) и построить ее изогнутую ось.
Построение эпюр Q и M, а также подбор сечения балки проделайте самостоятельно. Принимается двутавр № 16, , .
Начало координат выбираем в крайнем левом сечении балки (на опоре С). Балка имеет три участка нагружения: I, II, III (см. рис. 30). Распределенная нагрузка q действует только на участке II. Доводим распределенную нагрузку q до конца балки и на этом участке III показываем компенсирующую (уравновешивающую) нагрузку.
Составим уравнение прогибов:
.
Рассматриваемая балка имеет три участка нагружения. В уравнении прогибов отмечены участки, на которых учитывается каждый из силовых факторов. Слагаемые уравнения от соответствующего внешнего фактора имеют такой же знак, как и при определении изгибающего момента.
|
|
Начальные параметры y0 и φ0 определим из условий, что на опорах балки прогибы равны нулю.
Рис. 30. Определение перемещений для двухопорной балки
При x = 0 .
При x = 3 м ,
откуда а
Положительное значение откладывается против хода часовой стрелки.
Определим прогибы в некоторых сечениях балки.
При
Величину прогиба при определите самостоятельно (получится ).
В межопорной части балки максимальный прогиб будет примерно посередине пролета.
При х = 1,5 м ,
При х =4,0 м
В некоторых случаях начало координат может быть выбрано на свободном конце балки. В этом случае и Если начало координат в опорном защемлении, то и
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 136; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!