670 |
XI. Аналитическая механика» |
или |
|
бф (-Ра ~ Ра + Ра +2Pa-2aRE) |
= 0. |
Так как 5ф*0, то |
|
О т в е т : RE^G,5P. |
|
Задача 46.25
Определить момент тЕ пары, возникающей в заделке балки DE, рассмотренной в предыдущей задаче.
Р е ш е н и е
Для определения момента тЕ заделки заменим жесткую заделку шарнирно-неподвижной опорой. Сообщим системе возможное перемещение. Тогда балка будет вращаться вокруг точки Е и повернется на угол бф0£ (см. рисунок).
Найдем мгновенный центр вращения балки BCD, который находится в точке пересечения перпендикуляров к перемещениям точек В и С, учитывая, что точка С может перемещаться горизонтально, а точка D — вертикально. Тогда балка BCD повернется вокруг точки С на угол 5фд0.
Аналогично найдем, что балка АВ будет поворачиваться на угол Ь$Ав вокруг точки А, которая является мгновенным центром вращения.
Определим соотношение между 5фд£, 8фй0 и Ь<РАВ-
= 8ф0£ -2а = 5фй0 -2а |
=> бфВ£ = 6ф5й = бф; |
bsB = бф5д -2 а = 5фля -2д => |
= 5фд0 = бф0£ = бф. |
46. Принцип возможных перемещений |
671 |
Запишем уравнение принципа возможных перемещений:
гпе • §Ф + Ра • 5<р+Ра • 8(р - Ра • 5<р - Ра • 8(р = О
или
(тЕ + Ра + Ра - Ра - Ра) 6ф = 0.
Так как 6ф Ф 0, то
тЕ = Ра + Ра - Ра - Ра = 0.
О т в е т : / % = 0.
Задача 46.26 |
|
|
Балки АВ и BD соединены цилинд- |
|
|
рическим шарниром В. Горизонтальная |
|
|
балка АВ защемлена в вертикальной сте- |
|
|
не сечением А. Балка BD, опирающаяся |
|
|
о гладкий выступ Е, образует с вертикалью |
|
|
угол а. Вдоль балки #£> действует сила F. |
|
|
Определить горизонтальную составляю- |
|
|
щую реакции в защемленном сечении А. |
|
|
Массой балок пренебречь. |
|
|
Р е ш е н и е |
|
|
Для определения реакции RAx заме- |
|
|
ним заделку в опоре А горизонтальным |
|
|
жестким ползуном. Сообщим системе |
|
|
возможное перемещение (см. рисунок). |
|
|
Балка АВ будет перемещаться поступа- |
|
|
тельно, а балка BED — вращаться вокруг |
|
|
мгновенного центра вращения (точка С), |
|
|
в которой пересекаются перпендикуляры |
у / / ш т |
~ |
к возможным перемещениям точек В и Е. |
|
|
Тогда 8SD _L DC, а угол между 8sD и F равен а.
Проецируя перемещения точек В и D на прямую, получим
8Sd cosa = 8SG sin a
или
672 |
|
|
XI. Аналитическая механика» |
Запишем уравнение принципа возможных перемещений: |
RM bsA-F• |
|
5sD cosa - О, |
(1) |
так как |
|
|
|
|
= |
5sв, |
|
подставив выражение bsD в уравнение (1), получим |
RAX bsB-F |
bsBtgacosa |
= О |
или |
|
|
|
8Sb(RAX- |
F |
sina) = 0. |
|
Так как bsB * 0, то |
|
|
|
RM = fsina . |
|
О т в е т : R^ = Fsin a. |
|
|
|
Задача 46.27 |
|
Две горизонтальные балки AB |
|
|
и Б!) соединены цилиндрическим |
i |
|
шарниром В. Опора D стоит на кат- |
|
ках, а сечение А защемлено в стен- |
I 2a |
ке. К балке BD в точке К приложена |
сосредоточенная сила F, образую- |
щая угол а с горизонтом. Размеры указаны на рисунке. Определить составляющие реакции в защемленном сечении А и реактивный момент т р пары, возникающей в этом сечении. Массой балок пренебречь.
Р е ш е н и е
Найдем реактивный момент тр. Для этого заменим заделку в точке А шарнирно-неподвижной опорой, приложив искомый момент ТР (рис. 1).
Сообщим системе возможное перемещение и составим уравнение принципа возможных перемещений:
tfip &pi - Fsina-8sx =0. (1)
Рис. 1
46. Принцип возможных перемещений |
|
|
673 |
Выразим 8sK |
через угол поворота |
|
|
5sx |
|
|
|
2 |
= 2а -8ф] = а-5ф] |
= а • S(p2 = —^-а = -8sB |
|
|
2 а |
|
2 |
|
|
и подставим в уравнение (1): |
|
|
|
тр • 6ф] - |
Fsina- а • 5ср] = О |
тр = Fa sin a. |
Для определения вертикальной |
|
|
составляющей RAy реакции задел |
|
|
ки заменим заделку в точке А пол- |
|
|
зуном в вертикальных направляю |
|
|
щих, жестко связанным со стерж- |
|
|
нем АВ, и приложим реакцию RAy |
|
|
(рис. 2). Сообщим системе |
воз- |
|
|
можное перемещение и запишем |
|
Рис. 2 |
уравнение принципа возможных |
|
|
перемещений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
RAy • |
- |
Fsina- bsK - О,- |
|
8s |
i |
|
i |
|
|
где 8sK = a-8q>=a—- |
1 я |
|
1 |
|
|
= -о8 ssBB ==--854. |
|
|
|
2а |
2 |
|
2 |
|
|
Тогда |
|
|
|
Fsma 8s, |
|
|
|
RAy-8sA~ |
|
откуда
RAy - F sina
Для определения горизонтальной составляющей реакции заделки заменим заделку в точке А ползуном в горизонтальных направляющих, жестко связанным со стержнем АВ, и приложим реакцию RM (рис. 3).
674 XI. Аналитическая механика»
|
Сообщим системе возможное перемещение и запишем уравне- |
ние принципа возможных перемещений: |
|
Rax • &sA - Fcosa - fox =0, |
где |
= 6sK. |
|
Тогда |
|
RAx = F cosa. |
О т в е т : RAx = Fcosa; RAy -1 /2 Fsina; mp = Fa sina.
Задача 46.28
Железнодорожный кран опирается на рельсы, укрепленные на двух горизонтальных двухпролетных балках с промежуточными шар- нирами. Кран несет груз Р= 30 кН, силы тяжести крана Q = 160 кН Определить момент реактивной пары в заделке в положении крана, указанном на рисунке.
Р е ш е н и е
Рассмотрим равновесие крана и определим силы давления крана на рельсы (рис. 1):
ZML= 0; -Q-0,6 + Rn-2,4-P-7,2 |
=0. |
Откуда
0,6Q + 7,2P =
46. Принцип возможных перемещений |
675 |
Так как
то
-/?/, •2,4+(?-1,8-/>-4,8 = 0. Силы давления крана
Для определения момента реактивной пары в заделке заменим заделку шарнирно-неподвижной опорой и приложим реактивный момент МА, направленным против часовой стрелки (рис. 2). Сообщим системе возможное перемещение и запишем уравнение принципа возможных перемещений:
МА • 5ф, + R'l - bsL + R'N • 8i',v = 0.
Выразим возможные перемещения через 8фь учитывая, что балка AD вращается вокруг точки А, а балки DBK и КС — соответственно вокруг точек В и С, которые являются мгновенными центрами вращения этих балок:
8sD — 2 5ф[,
676 |
XI. Аналитическая механика» |
4 |
2 |
Sst =l,85q>2=0,96<pi,
&д- =38ф2 =1,55ф1,
5sK |
_ 1,55ф) |
_ 8ф, |
5<р3 _ |
_ |
_ |
5% =4,88ф3 = -^--4,8 = 1,26ф|.
Тогда
-МА - 8ф| + 0,9R'l • бф, +1,2 R'N • бф, = 0. Так как бф^О, то
МА = -0,9R'l -1,2R'n = -0,9(0,750-2Р) -1,2(0,250+3Р) =
=-(0,975Q+1,8Р) = -0,975 160-1,8-30 = - 210 (кН).
От в е т : Л/^ = -210 кН.
Задача 46.29
Каркас платформы состоит из Г-образных рам с промежуточными шарнирами С. Верхние концы рам жестко защемлены в бетонную стену, нижние — опираются на цилиндрические подвижные опоры. Определить вертикальную реакцию защемления при действии сил 7f и Ръ
Р е ш е н и е
Для определения вертикальной реакции защемления заменим заделку вертикальным ползуном, жестко связанным со стержнем АС, и приложим вертикальную реакцию УА (см. рисунок).
Сообщим системе возможное перемещение и запишем уравнение принципа возможных перемещений:
YA dsA-Pr5sl+P2 |
8j2 =0. |
(1) |
А!
в
8s, 8sr 5ф гЧ-ЧК
. i
5<р / 5s, и-
В
46. Принцип возможных перемещений |
677 |
Так как стержень АС движется поступательно, то &sA - 8sc = Балка ВКС будет вращаться вокруг точки К, которая является мгно-
венным центром вращения. Тогда |
|
8(р = - / |
/ ' |
8s2 = h -8ф = — 8sA. |
Подставим значения 8si и 8s2 в уравнение (1), получим |
YA-8sA-Pr8sA |
+ P2^8sA = 0. |
Откуда |
I |
|
Ya = |
PX-P" |
О т в е т : Y, ~ Р , - Р , |
|
Задача 46.30 |
Две балки ВС и CD шарнирно |
соеди- |
нены в С, цилиндрическим шарниром В |
прикреплены к вертикальной стойке АВ, |
защемленной в сечении А, а цилиндриче- |
ским шарниром D соединены с полом. |
К балкам приложены горизонтальные |
силы Р\ и Р2. Определить горизонтальную составляющую реакции в сечении А. Размеры указаны на рисунке.
Р е ш е н и е
Для определения горизонтальной составляющей в заделке А заменим заделку горизонтальным ползуном, жестко связанным со стержнем АВ, и приложим горизонтальную силу R (см. рисунок). Сообщим системе возможное перемещение, запишем уравнения принципа возможных перемещений:
R-8sA + Pr8si+P,-8s2=0. |
(1) |
678 |
XI. Аналитическая механика» |
Так как стержень А В движется поступательно, то
= bsB.
Стержень ВС совершает мгновенно-поступательное движение поэтому
бsB = 5^1 = 5sc.
Стержень CD совершает поворот вокруг точки D:
&2 = 5фЛ = 2
Подставим значения §.?, и 8s2 в уравнение (1) и получим
-RbsA + PrbsA + P 2 ^ = 0,
откуда
R = Р)+-Pi2
О т в е т : R = R+ —
2
Задача 46.31
Определить момент тА реактивной пары, возникающей в заделке 4 стойки АВ, рассмотренной в предыдущей задаче.
Р е ш е н и е
Для определения момента т А реактивной пары в заделке А заменим заделку шарнирно-неподвижной опорной и приложим реактивный момент тА (см. рисунок). Сообщим системе возможное перемещение, запишем уравнение принципа возможных перемещений:
-тл • 5ф, + Р • Sss + Р2 &s2 = 0. (1)
46. Принцип возможных перемещений |
679 |
Стержень АВ совершает поворот вокруг точки А, поэтому
8sB = АБф!-
Так как стержень ВС совершает мгновенно-поступательное движение, то
5sB = &i = 5sc — А5ф[.
Стержень CD вращается вокруг точки D, поэтому
|
&2 = h • 5ф2 = ^ |
|
|
так как |
8sc _ /1 -5ф1 _ 8ф[ |
|
6ф2 |
|
2й |
2 И |
2 |
|
|
|
Тогда уравнение (1) примет вид |
|
|
-тА-5(р, +7|/г-8ф| +Р2^ |
=0, |
|
откуда |
|
|
|
|
|
тА = |
\РхЛ\И. |
|
О т в е т : тА = [ i ? + у \h.
Задача 46.32
Две фермы I и II, соединенные шарниром D, прикреплены к стержням III и IV с помощью шарнира С к земле; в точках А и В они имеют опоры на катках. Ферма I нагружена вертикальной силой Р на расстоянии а от опоры А. Найти реакцию катка В.
Указание. Предварительно определить положение мгновенных центров скоростей С, и С2 ферм I и II.