Сопромат 23625
.pdfОпасным является сечение балки в заделке.
5. Выбираем двутавр № 20, имеющий статический момент инерции сечения Jx = 1840 см4, статический момент сопротивления сечения Wx = 184 см3 и статический момент площади сечения балки Sx = 104 см3, а также параметр bc = 2,6 мм. Определим нормальное и касательное напряжения в опасном сечении балки, МПа:
нормальное напряжение
max M max 341,68 103 1856,96 Wx 184
касательное напряжение
max |
|
Qmax Sx |
|
65,8 104 |
143,04 |
|
b J |
x |
2,6 1840 10 2 |
||||
|
|
c |
|
|
|
Вывод: нормальные напряжения велики, а касательные малы. Необходимо выбрать профиль двутавра большего номера.
6. Определим прогибы в точках А, В и С, воспользовавшись универсальным уравнением упругой линии балки, м
11
EJ x y EJ x y0 EJ x 0 z |
|
I |
M |
z l1 |
2 |
|
F |
z l2 |
3 |
|
q |
z l3 |
4 |
|
(1) |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|||||||||||||||
|
2 |
|
|
6 |
|
|
24 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
II |
|
|
III |
|
|
IV |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где y0 – ордината упругой линии в начале координат, м;
θ0 – угол наклона упругой линии в начале координат, рад.
Как известно: реакция в заделке, кН
RA F q(a b)
момент в заделке, кН·м
M з M q (b a)2 F a
2
Выбираем начало координат в заделке. Тогда y0 = 0 и θ0 = 0. Далее произведем обратную, принятой, нумерацию участков и из членов уравнения (1) наберем необходимые нам слагаемые для нашей балки
EJ x y EJ x y0 EJ x 0 z |
|
I |
M |
z l1 |
2 |
|
F |
z l2 3 |
|
|
q |
z l3 4 |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
6 |
|
|
|
24 |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II |
|
|
III |
|
|
|
IV |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z a 3 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
z3 |
|
|
|
|
|
(b a) |
2 |
|
|
z 2 |
|
|
|
|
|
||||||||
EJ |
x |
y F q(a b) |
|
|
|
M q |
|
|
|
F a |
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
q |
z a b 4 |
|
|
|
M |
z a b 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
24 |
|
II |
|
|
|
2 |
|
III |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для определения координат точек упругой линии первого участка следует воспользоваться членами уравнения, расположенными слева от вертикальной черты с индексом I. Для второго участка надо брать слагаемые до черты с индексом II и т. д., мм:
прогиб в точке А:
|
|
|
|
|
а3 |
|
|
|
|
(b a)2 |
|
а2 |
|
|
||||
|
F q(a b) |
|
|
|
M q |
|
|
|
|
|
F a b c |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
yА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
EJ x |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
2,53 |
|
|
|
2,52 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1000 |
97,8 |
|
|
|
|
219,62 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,21 |
|
|
|
|||||
|
2 1011 1840 10 8 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12
прогиб в точке В
|
|
F |
b3 |
q |
b4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
yВ |
yА |
6 |
|
24 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
EJ x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,23 |
|
|
2,24 |
|
|
|
|
|
1000 |
15 |
|
|
|
14 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
24 |
|
|
|
|
0,21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,22 |
||||
|
|
2 |
1011 1840 10 8 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
прогиб в точке С
|
|
|
М |
с2 |
|
1000 ( 15) |
1,92 |
|
|
||
yС |
yВ |
|
2 |
|
0,22 |
|
2 |
|
0,21 |
||
|
|
|
|||||||||
|
|
2 1011 1840 10 8 |
|||||||||
|
|
|
EJ x |
|
Построим изогнутую ось балки.
6 б)
1. Определим опорные реакции, составив уравнения моментов относительно опор, кН:
М А |
|
b |
RВ a b М 0; |
|
: - Fc qb a |
|
|
||
|
||||
|
|
2 |
|
|
|
Fc М qb a |
b |
|
|
32 1,9 15 14 2,2 |
|
2,5 |
2,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
RВ |
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
33,3 |
||
a b |
|
2,5 2,2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Fi : F qb Rb RA 0;
RА F qb Rb 32 14 2,2 33,3 34,5
2. Построим эпюру поперечных сил, кН: I участок
13
QI F 32
II участок
QII QI RA 32 34,5 2,5
III участок:
QIII RB qz;
при z = 0:
QIII 33,3
при z = b:
QIII 33,3 14 2,2 2,5
3. Изгибающие моменты, кН м: I участок:
M I Fdz;
при z = с:
M I 32 1,9 60,8
II участок:
M II F c dz RAdz
при z = 0:
M II 32 1,9 60,8
при z = a:
M II 32 1,9 2,5 34,5 2,5 54,55
III участок:
M |
|
R dz q |
dz2 |
; |
|
||
III |
|
|
|||||
|
B |
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
при z = b: |
|
|
|
|
|||
M III |
33,3 2,2 14 |
2,22 |
107,14 |
||||
2 |
|||||||
|
|
|
|
|
14
3.Выбираем деревянную балку сечением, с соотношением высоты
кширине 4:1. Зададимся параметрами балки:
ширина балки В = 0,2 м; высота балки Н = 0,8 м.
Статический момент сопротивления балки, м3
|
BH 2 |
0,2 0,82 |
||
W |
|
|
|
0,02. |
|
|
|||
x |
6 |
|
6 |
|
|
|
|
4. Нормальное напряжение в опасном сечении балки, МПа
|
|
|
M max |
|
107,14 |
5,357 |
|
max |
Wx |
0,02 103 |
|||||
|
|
|
|
5. Касательное напряжение в опасном сечении балки, МПа
|
|
|
Qmax Sx |
|
3 |
|
Qmax |
|
3 |
32 |
0,3 |
||
max |
b J |
x |
2 |
|
ВН |
2 |
|
0,2 0,8 103 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод: нормальные и касательные напряжения малы. Можно выбрать профиль балки меньшего сечения.
15