Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Дифференциальное уравнение изогнутой оси балки и его интегрирование





При изгибе ось балки искривляется, а поперечные сечения перемещаются поступательно и поворачиваются вокруг нейтральных осей, оставаясь при этом нормальными к изогнутой продольной оси (рис. 8.22). Деформированная (изогнутая) продольная ось балки называется упругой линией, а поступательные перемещения сечений, равные перемещениям y=y(x) их центров тяжести сечений – прогибами балки.

Рис. 8.22.

Между прогибами y(x) и углами поворота сечений θ(x) существует определенная зависимость. Из рис. 8.22 видно, что угол поворота сеченияθ равен углу φ наклона касательной к упругой линии (θ и φ - углы с взаимноперпендикулярными сторонами). Но согласно геометрическому смыслу первой производной y/=tgθ. Следовательно, tgθ=tgφ=y/.

В пределах упругих деформаций прогибы балок обычно значительно меньше высоты сечения h, а углы поворота θ не превышают 0.1 – 0.15 рад. В этом случае связь между прогибами и углами поворота упрощается и принимает вид θ=y/.

Определим теперь форму упругой линии. Влияние перерезывающих сил Q на прогибы балок, как правило, незначительно. Поэтому с достаточной точностью можно принять, что при поперечном изгибе кривизна упругой линии зависит только от величины изгибающего момента Mz и жесткости EIz (см. уравнение (8.8)):

. (8.26)

В то же время в неподвижной системе координат кривизна упругой линии, как и всякой плоской кривой,

. (8.27)

Приравнивая правые части (8.26) и (8.27) и учитывая, что правила знаков для Mz и y// были приняты независимо друг от друга, получаем

. (8.28)

Это равенство называется дифференциальным уравнением упругой линии. При малых деформациях второе слагаемое в знаменателе мало по сравнению с единицей (при θ=0.1 рад (y/)2=0.01) и им можно пренебречь. В результате получим приближенное дифференциальное уравнение упругой линии балки

. (8.29)

Выбор знака в правой части (8.29) определяется направлением координатной оси y, так как от этого направления зависит знак второй производной y//. Если ось направлена вверх, то, как видно из рис. 8.23, знаки y// и Mz совпадают, и в правой части надо оставить знак плюс. Если же ось направлена вниз, то знаки y// и Mz противоположны, и это заставляет выбрать в правой части знак минус.

Заметим, что уравнение (8.29) справедливо только в пределах применимости закона Гука и лишь в тех случаях, когда плоскость действия изгибающего момента Mz содержит одну из главных осей инерции сечения.

 

 

 

25. Определение прогибов и углов поворотапоперечного сечения балки определяют с помощью универсального уравнения изогнутой оси балки(универсального уравнения упругой линии балки)

Формула (закон изменения) прогиба балки в сечении с координатой z и угол поворота сечения (рис. 7.15):

a и b – абсциссы точек приложения сосредоточенного момента M и сосредоточенной силы P, соответственно; c и d – координаты начала и конца участка, нагруженного распределенной нагрузкой.

В формулы входят только внешние усилия, которые расположены левее сечения, в котором определяются перемещения балки.

Если какая-нибудь нагрузка имеет противоположное указанному на рисунке 7.15 направление, то у соответствующих слагаемых в формулах прогибов и углов поворота сечений следует поменять знак на противоположный.

Прогиб и угол поворота балки в начале координат (начальные параметры) определяются из условий закрепления балки.

 

Искривленная ось балки может описываться уравнением в дифференциальной форме , которое называется уравнением упругой линии балки и имеет общий вид:

± EJ (d2y/dx2) = M или ± EJ y″= M

Где Е – модуль упругости первого рода ,

Y - перемещение сечения балки,

Jz = bh3/12 -экваториальный момент инерции сечения балки относительно оси z.

М – изгибающий момент в сечении.

y' = dy/ dx = tg θ

где θ- угол поворота сечения балки при нагружении изгибающей нагрузкой .

Ввиду малости прогиба по сравнению с длинновыми размерами балки можно принять tg θ = θ

Уравнение прогибов сечений : Для первого участка :

EJY = - F(L-a)x13/6L + Fa(L-a)(2L-a)/6L;

Для второго участка

EJY = - F(L-a)x23/6L +F(x2-a)3/6+ Fa(L-a)(2L-a)/6L;

Полученные зависимости позволяют определить прогибы и на консольном участке балки.

Преимущество аналитического метода- высокая точность расчетов ,а недостаток – сложность и громоздкость.

 

Граничные условия могут быть статическими, кинематическими и смешанными.

Статические ГУ имеют вид

 

(2.20)

 

где l, m, n – направляющие косинусы; – проекции внеш­них сил.

Если заданы компоненты смещений, то такие ГУ называют кинематическими. Если заданы одновременно компоненты перемещений и напряжений, то условия называют смешанными.

 







Дата добавления: 2014-10-29; просмотров: 2733. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.005 сек.) русская версия | украинская версия