Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

b

.pdf
Скачиваний:
22
Добавлен:
17.03.2016
Размер:
1.59 Mб
Скачать

 

1

 

 

 

 

1

IV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

′′

′′

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

emn = Yn (ξ)dξ ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cmn = Ym

(ξ)Yn (ξ)dξ

cmn = Ym (ξ)Yn (ξ)dξ ;

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bmn = −bmn

+Ym (ξ)Yn (ξ)

0 = bnm + [Ym (ξ)Yn (ξ)

Ym (ξ)Yn

(ξ)]0 ;

 

 

′′

 

 

′′′

 

 

 

 

1

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cmn = cnm + [Ym (ξ)Yn (ξ)Ym (ξ)Yn (ξ)]0

 

 

 

 

 

 

 

 

При удовлетворении всех граничных условий опирания балки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cmn = cnm .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А. Тригонометрические балочные функции

 

Тип нагрузки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П – произвольная; С – симметричная; Ас - асимметричнаяю

Таблица П. 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема балки

 

 

 

 

 

 

 

Ym (ξ)

 

 

 

 

 

Тип

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нагрузки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin mπξ

 

 

 

 

 

П

1

 

 

 

 

 

 

 

 

sin(2m 1)πξ

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin 2mπξ

 

 

 

 

Ас

 

 

 

 

 

cos(m 1)πξ cos(m +1)πξ

П

2

 

 

 

 

1)

cos 2(m 1)πξ cos 2mπξ ;

С

 

 

 

 

 

 

 

2)

 

1cos 2mπξ ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos(2m 1)πξ cos(2m +1)πξ

Ас

3

 

 

 

 

sin

π ξ

(1m )sin

2m +1πξ

П

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

con

π

ξ

cos

2m +1

πξ

П

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

1cos

2m 1

πξ

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

1 + (1m )sin 2m 1πξ

 

П

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Тригонометрические

балочные

 

функции

удовлетворяют

кинематическим условиям опирания балки, но могут не

удовлетворять части статических граничных условий. В этом

случае

они

используются

при

 

решении

 

 

задач

методом

РитцаТимошенко.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б. Статические балочные функции

 

Статические балочные функции – функции прогиба. Статические балочные функции определяются из общего интеграла дифференциального уравнения прогиба балки

n (n 1)....3 2 1
m!n!

Y IV (ξ)=

q

,

(П.Б.1)

EJ

 

 

 

общее решение которого при q = q0 = const ( EJq0 =1) определяется

формулой

Y (ξ)= G(c0 +c1ξ +c2ξ2 + c3ξ3 +ξ4 ).

(П.Б.2)

Константы интегрирования сi определяются из условий опирания балки; G – константа, назначаемая для придания функции наиболее простого вида.

При использовании статических балочных функций в первом приближении (с одним членом ряда) интеграл дифференциального уравнения изгиба балки должен учитывать характер нагрузки. При линейно-распределенной нагрузке q = q0ξ интеграл определяется формулой

Y (ξ)= G(c0 + c1ξ + c2ξ 2 + c3ξ3 +ξ5 ).

(П.Б.3)

Балочные статические функции и их производные для стандартных условий опирания балок приведены в табл. П.2 и

П.3.

При вычислении квадратур (П.1) статических балочных функций удобно пользоваться формулой интеграла от произведения бинома на степенную функцию

1 (1 ξ

0

n

 

m

 

1

 

n

m+1

 

1

 

n

1

 

 

n1

 

m+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

ξ

 

 

dξ =

 

 

(1 ξ) ξ

 

 

+

 

 

(1 ξ)

 

ξ

 

 

dξ = ....

=

 

 

m +1

 

m +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n (n 1)....3 2

 

 

 

 

 

 

 

m+n1

 

1

 

1

 

m+n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 ξ)ξ

 

 

 

+ ξ

 

 

dξ

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(m +1) (m + 2) ...(m + n)

 

 

 

 

 

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ( + ) ( + ) ( + )ξ 1 = ( + + ) . m 1 m 2 ... m n 0 m n 1 !

(П..Б.4)

В. Динамические балочные функции (функции формы колебаний балки)

Динамические балочные функции отвечают дифференциальному уравнению формы колебаний балки, получаемому при решении методом разделения переменных (метод Фурье) дифференциального уравнения колебаний балки [3] - дифференциального уравнения в частных производных. Функция

прогибов ищется в виде y(ξ)=Y (ξ) sinωt . При этом получаем дифференциальное уравнение формы колебаний балки

Y IV (ξ)γ 4Y (ξ)= 0 .

(П.В.1)

 

4

 

ρl 4

2

 

 

x

; l – длина балки;

 

Здесь γ

 

=

 

ω

 

;

ξ =

 

ρ - масса

 

 

 

l

 

 

 

EJ z

 

 

 

 

 

единицы длины балки; ω - частота собственных колебаний балки. Решением дифференциального уравнения (В.1) являются функции формы колебаний балок – динамические балочные функции. Для представления решения уравнения (В.1) обычно используются функции Крылова:

F

(ξ)

=

1 (chγ

m

ξ + cosγ

ξ);

F

 

(ξ)= 1

(shγ

ξ + sinγ

ξ);

0m

 

 

2

 

 

 

 

 

m

 

 

0m

2

 

 

m

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

(ξ)

=

1 (chγ

m

ξ cosγ

ξ);

 

 

F

 

(ξ)

= 1 (shγ

m

ξ sinγ ξ).

0m

 

 

2

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

0m

 

2

 

m

(П.В.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь γm - собственные числа дифференциального уравнения

(В.1), зависящие от условия опирания балки.

 

 

 

 

 

 

Отметим некоторые свойства функций Крылова:

 

F0m (0)=1;

 

 

Fi m (0)= 0 ,

 

i = 1,2,3

(i 0);

 

 

 

 

F (k )(ξ)=γ k

F

k+4 p

,m

(ξ),

 

 

 

 

 

 

0 i k + 4 p 3 ;

 

i m

 

 

 

m

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(П.В.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

(ξ)dξ =

1

F

 

 

(ξ)+ c , 0 i +1 4 p 3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

i,m

 

 

 

 

γ

 

i+14 p,m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С учетом формул (В.3) решение дифференциального

 

 

 

 

 

уравнения (В.1) при стандартных условиях опирания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

балок может быть записано в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ym (ξ)= Fi m (ξ)Cm Fj m (ξ).

 

 

 

(П.В.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь i, j = 0, 1, 2, 3

подбираются так, чтобы решение

(В.4) удовлетворяло условиям опирания балки на левой опоре (ξ =

0). Учитывая свойства (В.3) при граничных условиях

Ym(k )(0)=Ym(l )(0) (k, l = 0, 1, 2, 3), получим i, j k, l.

Коэффициент Сm подбирается из граничных условий опирания на правом конце балки. При этом для одновременного удовлетворения двух граничных условий получаем функциональное уравнение, из решения которого находим значения собственных чисел γ m .

Формулы динамических балочных функций для различных условий опирания балок приведены в табл. П.4.

 

Динамические балочные функции

 

Таблица П. 4

 

 

 

 

 

 

 

Схема балки

Граничные

 

Ym(γmξ)

 

Сm

условия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Y(0) =Y (0),

 

F2m (γ m )

 

=

F1m (γ m )

Y (1) =Y (1)

 

 

 

F2m(γmξ) -

F3m (γ m )

 

 

F2m (γ m )

 

Y(0) =Y (0),

F2m (γm )

 

 

F0m (γ m )

2

CmF3m(γmξ)

=

Y (1) =Y ′′(1)

 

 

F3m (γ m )

 

 

F1m (γ m )

3

Y(0) =Y (0),

 

F0m (γm )

=

F3m (γm )

Y ′′(1) =Y ′′′(1)

 

 

 

F1m (γm )

 

 

F0m (γm )

4

Y(0 =Y ′′(0),

 

F1m (γ m )

 

=

F0m (γ m )

Y(1)=Y (1)

 

 

 

 

F3m (γ m )

 

 

F2m (γ m )

5

Y(0) = Y ′′(0),

F1m(γmξ) -

F1m (γm )

 

=

F3m (γm )

Y(1) = Y ′′(1)

 

F3m (γm )

 

F1m (γm )

 

 

CmF3m(γmξ)

 

6

Y(0)=Y ′′(0),

 

F3m (γ m )=

F2m (γm )

Y′′(1) =Y ′′′(1)

 

 

 

F1m (γ m )

 

 

F0m (γm )

 

 

Таблица П. 4 (продолжение)

№ Схема балки

Граничные

Ym(γmξ)

 

Сm

условия

 

 

 

 

 

 

7

Y ′′(0) =Y ′′′(0),

 

F0m (γm )=

F3m (γm )

Y(1) =Y (1)

 

 

F0m(γmξ) -

F1m (γm )

 

F0m (γm )

 

Y ′′(0) =Y ′′′(0),

F0m (γ m )

 

F2m (γ m )

8

CmF1m(γmξ)

=

Y(1) =Y ′′(1)

 

 

F1m (γm )

 

F3m (γ m )

9

Y ′′(0) =Y ′′′(0),

 

F2m (γm )

=

F1m (γm )

Y(1) =Y ′′′(1)

 

 

 

F3m (γm )

 

F2m (γm )

Функциональные уравнения и собственные числа динамических балочных функций

Таблица П. 5

Схемы

 

 

 

 

 

 

 

 

балок,

 

Функциональное уравнение

табл.П.4

 

 

 

 

 

 

 

 

1,9

F1m (γ m ) F3m (γ m )=

cos γ m = −

1

 

 

 

 

= F22m (γ m )

chγ m

 

 

 

 

 

 

2, 4,

F1m(γm) F2m(γm) =

tg(γ m )= th(γ m )

 

 

 

 

6, 8

=F0m(γm) F3m(γm)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F 2

(γ

m

)=

 

 

1

 

3, 7

0m

 

 

cos γ m =

 

 

= F1m (γ m ) F3m (γ m )

 

 

 

chγ m

 

 

 

 

 

 

5

F1m(γm) = F3m(γm); Cm = 1

sinγ m = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γm

4,73004; 7,85320; 10,99561; 1413717; γm > 4 (m + 0,5) π 3,92660; 7,06858; 10,21018; 13,35177; γm > 4 (m + 0,25) π 1,87510; 4,69409; 7,85476; 10,99554;

γm > 4 (m - 0,5) π

γm = m π

Функциональное уравнение получаем приведением соотношений для Сm к общему знаменателю, подстановкой в полученное

выражение функций Крылова и упрощений с использованием свойств тригонометрических и гиперболических функций. Собственные числа являются корнями функционального уравнения. Корни трансцендентного функционального уравнения находятся путем подбора. В табл. П.5 приведены значения первых четырех собственных чисел функциональных уравнений с пятью значащими цифрами после запятой. Последующие значения собственных чисел (m > 4) могут быть определены с той же точностью по асимптотическим формулам? приведенным в табл.

П. 5.

Функции формы колебаний балки удовлетворяют свойствам ортогональности в интервале интегрирования (0, 1)

1

1

1

Ym (ξ) Yn (ξ)dξ = Ym′′(ξ) Yn′′(ξ)dξ = YmIV (ξ) Yn (ξ)dξ = 0 , m n.

0

0

0

(П.В.5)

Не обладают свойством ортогональности вторые производные балочных функций по отношению самих функций

1 Ym′′(ξ) Yn (ξ)dξ 0 .

0

В то же время последний интеграл для балок, опертых по обjим концам, обладает свойством квазиортогональности

1 Ym′′(ξ) Yn (ξ)dξ << 1 Ym′′(ξ) Ym (ξ)dξ .

0

0

Интегралы от произведения балочных одноименных функций (m = n) и их производных вычисляются по формулам, полученным интегрированием по частям и предельным переходом

[3, 28]:

 

 

 

 

1

 

1 2

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

dm = amm = Ym (ξ)dξ =

 

Ym

(0)+

 

′′

 

′′′

 

;

 

 

 

 

4

4 [Ym

 

(0)2Ym (0)Ym (0)]

 

 

 

 

0

 

 

 

γm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

′′

 

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

IV

(ξ) Yn (ξ)dξ = Ym (ξ) Yn (ξ)dξ =

 

 

 

cmm = cmm = Ym

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=γ m4 1 Ym (ξ) Yn (ξ)dξ =γ m4 dm ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

b

mm

 

1 1

(ξ)Ym (ξ)dξ =

 

 

 

 

 

 

 

 

′′

 

=

 

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dm =

 

2 Ym

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ m

 

γ m 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= −

(П.В.6)

1

 

 

2

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

(0)2Ym (0)Ym′′(0)+

 

(0)+

 

 

 

 

Ym

 

 

Ym′′′

 

 

 

4γ

2

 

γ 4

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ Ym (ξ)Ym

(ξ)+

 

Ym′′(ξ)Ym′′′(ξ)

 

.

 

 

 

γ 4

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При m n интеграл от произведения динамической балочной функции на ее вторую производную получается интегрированием по частям

bmn = 1 Ym′′(γ mξ)Yn (γ nξ)dξ =

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

1

 

 

′′

 

′′′

′′′

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ 4

γ

4

{Ym

(γ mξ) Yn (γ nξ)Ym (γ mξ) Yn (γ nξ)+

 

n

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+γ m4 [Ym (γ mξ) Yn(γ nξ)Ym (γ mξ) Yn(γ nξ)]}

 

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

(П.В.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как видно из первой формулы (П.В.6) интеграл от квадрата

динамической

балочной

функции

dm

зависит только от

граничных условий опирания балки на правой опоре, в то же время численные их значения для различных условий опирания балки на левой опоре могут отличаться. Для балок с симметричными условиями опирания формул вычисления интеграла от произведения балочной функции на ее вторую производную можно упростить

′′

1

1

′′

(ξ)Ym (ξ)dξ = −

1

 

&2

&&&2

 

&&

γ 2

 

4

 

 

dm =

Ym

 

{Ym

(0)+Ym (0)2Ym (0)Ym (0)+

 

m 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

&

 

&& &&&

 

 

 

 

 

 

+

γ m

[Ym (0)Ym (0)+Ym (0)Ym (0)] .

(П.В.8)

В табл. П.6 – П.9 приведены интегралы от систем балочных функций.

Интегралы статических балочных функций Равномерно распределенная нагрузка (q = q0)

Таблица П. 7

 

 

 

Схема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b11

 

 

 

 

 

 

 

 

c11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e11

 

 

 

балки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

q = q0

 

 

 

 

 

1

 

 

 

= 0,001587

 

 

2

 

 

= −0,01905

 

 

 

 

4 = 0,8

 

 

1

 

 

= 0,0333

 

 

 

 

 

 

 

 

630

 

 

105

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

 

 

= 0,03016

 

 

 

12

 

 

= −0,3426

 

 

 

 

36

 

= 7,2

 

 

3

 

= 0,15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

630

 

 

35

 

 

 

 

 

5

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

104

2,311

 

 

12

=1,714

 

 

 

 

144

= 28,8

 

6

 

=1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

45

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

31

 

= 0,04921

 

 

17

 

 

= −0,4857

 

 

 

24

 

= 4,8

 

1

 

= 0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

630

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

 

 

 

 

 

5

 

 

5

 

 

 

 

 

 

Линейно распределенная нагрузка (q = q0ξ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица П.8

 

 

 

Схема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а11

 

 

 

 

 

b11

 

 

 

 

 

c11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e11

 

 

 

 

балки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

q = q0ξ

 

 

 

 

23

 

= 0,00996

 

38

 

 

= −0,1206

 

36

= 5,143

 

3

 

= 0,04286

 

 

 

 

 

 

 

 

2310

 

 

315

 

 

 

 

 

 

70

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

181

 

= 0,2351

 

872

= −2,768

 

 

396

 

= 56,57

 

 

33

 

 

= 0,236

 

 

 

 

 

 

 

 

770

 

 

315

 

7

 

 

140

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

21128

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1580

 

 

 

 

 

 

2640

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 30,49

 

 

 

 

 

= 26,08

 

 

7

 

= 377,1

 

 

 

 

 

= 3,143

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

693

 

 

 

 

 

 

 

63

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

128

= 0,03694

 

 

 

128

= −0,4063

 

64

 

= 9,143

 

 

8

 

 

= 0,0762

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3465

 

 

315

7

 

 

105

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

640

= 2,771

 

 

 

 

192

= −27,43

1920

= 274,3

 

 

16

 

= 0,7619

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

231

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

= 4,329

 

 

 

 

 

20 = 2,222

 

 

 

400

 

= 57,14

 

10

 

= 0,4762

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

231

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интегралы от динамических балочных функций

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dm = 1 Ym2 (ξ)dξ

 

 

 

 

 

 

 

Таблица П. 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опирание левой

 

 

 

 

 

Жестко

 

 

 

 

 

 

 

 

Шарнирно

 

 

 

Свободный

 

 

 

 

опоры

балки

 

 

 

защемлен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оперт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

схемы балок

 

 

 

 

 

1÷3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4÷6

 

 

 

 

 

 

 

9÷12

 

 

 

 

в табл. П. 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′′

=

 

1

1

′′

(ξ)Ym (ξ)dξ

 

Таблица П. 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dm

 

 

 

 

Ym

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схемы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Асимптотическая

 

 

 

балок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

формула (m > 4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1, 3, 7, 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Cm Cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2, 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Cm Cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ m

 

 

 

4

1 F0m (γ m ) F2m

(γ m )

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

F

(γ

m

)

 

F

 

 

(γ

 

m

)

γ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3m

 

 

 

 

 

 

 

3m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 F2m (γ m ) F0m

(γ m )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

γ m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

F

(γ

m

)

F

 

 

(γ

 

m

)

 

γ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1m

 

 

 

 

 

 

 

1m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как видно из табл. П.9, интегралы от квадратов балочных функций являются константами (не зависят от номера члена ряда m), за исключением балок с шарнирным опиранием на левой опоре. Интегралы от произведения балочных функций на их вторые производные зависят от номера члена ряда, но для старших членов ряда они вычисляются по простым асимптотическим формулам, приведенным в табл. П. 10.

Статические балочные функции равномерно распределенная нагрузка q = q0

Таблица П. 2

 

 

 

 

Схема балки

 

 

Y1

 

 

 

 

 

 

Y1

 

 

 

 

 

 

Y1′′

 

 

Y1′′′

Y IV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

q = q0

 

 

 

 

 

ξ2 2ξ3 + ξ4 =

 

 

2ξ 6ξ2 + 4ξ3 =

 

 

2(1 6ξ + 6ξ2 )=

 

12(1 2ξ)

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=ξ2 (1 ξ)2

 

 

= 2ξ(1 ξ)(1 2ξ)

 

= 2[1 6ξ(1 ξ)]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3ξ2 5ξ3 + 2ξ4 =

 

 

ξ(6 15ξ + 8ξ2 )

 

 

6(1 5ξ + 4ξ2 )=

 

6(5 8ξ)

48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=ξ2 (1 ξ)(3 2ξ)

 

 

 

= 6(1 ξ)(1 4ξ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6 4ξ +ξ

 

)

 

 

12ξ 12ξ 2 + 4ξ 3 =

 

 

 

 

24(1 ξ)

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ξ

2

2

 

 

= 4ξ[3(1 ξ)+ 2ξ 2 ]

 

 

2

 

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12(1 ξ)

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ξ 3ξ 3 + 2ξ 4 =

 

 

 

1 9ξ2 + 8ξ3 =

 

 

 

 

6ξ(3 4ξ)

 

6(3 8ξ)

48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=ξ(1 ξ)2 (1 + 2ξ)

 

= (1 ξ)(1 + ξ 8ξ2 )

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ξ 2ξ3 +ξ4 =

 

 

 

 

 

1

6ξ

2

+

4ξ

3

 

 

 

12ξ(1 ξ)

 

12(1 2ξ)

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=ξ(1 ξ)[1 +ξ(1 ξ)]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 4ξ + 4ξ4 =

 

 

 

 

4(1 ξ3 )=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24ξ

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= (1 ξ)2 (2 + 2ξ +ξ2 )

= −4(1 ξ)(1 + ξ +ξ2 )

 

12ξ

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Статические балочные функции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

линейно

 

 

распределенная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нагрузка q = q0ξ

 

 

 

 

 

 

Таблица П. 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема балки

 

 

 

 

 

 

Y1

 

 

 

 

 

Y1

 

 

 

 

 

 

 

 

Y1′′

 

 

Y ′′′

 

Y1IV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

q = q0ξ

 

 

 

 

ξ

2 (2 3ξ +ξ3 )=

 

 

 

ξ(4 9ξ +5ξ 3 )=

 

 

 

 

2(2 9ξ +10ξ3 )

6(3 10ξ 2 )

 

120ξ

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=ξ2 (1 ξ)2 (2 +ξ)

 

 

 

=ξ(1ξ)(4 5ξ 5ξ 2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ξ2 (7 9ξ + 2ξ3 )=

 

 

 

ξ

(14

ξ + ξ3

)

 

 

2(7 27ξ + 20ξ3 )=

6(9 20ξ2 )

 

340ξ

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=ξ2

(1 ξ)(7 2ξ 2ξ2 )

 

 

 

27

10

 

 

 

= 2(1 ξ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7 20ξ + 20ξ2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ξ 2 (20 10ξ +ξ 3 )

 

 

 

5ξ(8 6ξ +ξ3 )

 

 

 

 

20(2 3ξ +ξ 3 )=

60(1 ξ 2 )

 

120ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 20(1 ξ)2 (2 +ξ)

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ξ(1 2ξ2 +ξ4 )=

 

 

 

1 6ξ2 + 5ξ3 =

 

 

 

 

 

 

4ξ(3 5ξ2 )

12(1 5ξ 2 )

 

120ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=ξ

(1 ξ)2 (1 +ξ)2

 

 

 

= (1 ξ)(1 +ξ)(1 3ξ)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ξ(7 10ξ + 3ξ3 )=

 

 

 

 

7 30ξ2 +12ξ4

 

 

 

60ξ(1 ξ)(1 +ξ)

60(1 3ξ 2 )

 

120ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=ξ(1 ξ2 )(7 3ξ2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 5ξ + ξ5 == (1 ξ)2 ×

 

 

 

5(1 ξ 4 )=

 

 

 

 

 

 

 

 

20ξ 3

 

 

60ξ 2

 

120ξ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

×

(4 + 3ξ + 2ξ2 + ξ2 )

 

 

 

= 5(1 ξ 2 )(1 + ξ 2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интегралы от тригонометрических

балочных функций

 

Нагрузки: а

симметричная;

б

асимметричная;

в

произвольная;

Таблица П. 6

 

Схема

 

amn

 

 

 

bmn

 

 

 

 

 

cmn

 

 

 

 

 

 

en

балки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

, n =1,3,5,...

1,а

 

 

1

 

 

 

π

2

 

 

 

 

 

π

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δm n

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

π n

 

 

 

 

2

8

m

δm n

 

 

32 m

δmn

 

 

 

 

 

n = 2,4,6,...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,б

 

 

1

δm n

π 2

 

(2m 1)2 δm n

π 2

(2m 1)2 δm n

 

 

 

 

2 1

 

 

 

2

 

8

 

 

 

 

 

 

 

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π 2n 1

 

 

 

1

δm n

 

π 2

 

2

 

 

π 4

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

1,в

 

 

2

 

2

 

m

δmn

 

 

2

m

δmn

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

[δm,n2

π 2 [(n 1)2δm,n2

π24 [(n 1)4δm,n2

 

 

 

 

1, n = 1

2,а

 

2

 

 

22(n2 +1)δm n + (n +1)2δm,n+2 ]

2(n4 + 6n2 +1)δm n +

 

 

 

2δm,n +δm,+21 ]

]

 

0, n > 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ (n +1)4δm,n+2

 

 

 

 

1

[δm,n1

2π 2 [(n 1)2δm,n1

8π 4 {(n 1)4δm,n1

 

 

 

 

 

1, n = 1

 

2[n

4

+

 

 

 

4

δ

 

+

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n

 

1)

m n

 

 

 

 

2δm,n +δm,n+1 ]

(2n2 2n +1)δm n + n2δm,n+1 ]

 

 

 

 

 

]

 

 

 

 

2,б1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ n4δm,n+1}

 

0, n > 1

2,б2

 

1

1 δm n

2π 2m2δm n

 

 

8π 4m4δm n

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица П.6

(продолжение)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

[δm,n1

π22

 

[(2n 1)2 δm,n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π 2

[(n 1)4δm,n 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2(4n2 +1)δm n + (2n +1)2 δm,n +1 ]

 

 

 

 

2(n

4

+ 6n +1)δmn +

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2δm,n +δm,n+1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ (n +1)4 δm,n +2 ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

(1 +δm n )

 

 

π 2

[1 + (2m 1)2

δmn ]

 

 

 

 

π 4

[1 + (2m 1)4δmn ]

 

 

2

1

(1)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

4

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

(1 +δm n )

 

 

π 2

[1 + (2m 1)2

δmn ]

 

 

 

π 4

[1 + (2m 1)4 δmn ]

 

 

2

1

(1)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

4

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π 4

 

 

4

 

2 (1)m

 

 

 

 

 

 

 

 

π 4

 

 

 

 

4

 

2

 

(1)m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2 δmn +

 

 

 

 

 

(2m 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

(2m

1)

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

2 (1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

π

 

2m

1

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π 2m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

+

 

2

 

(1)m

+

(1)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

π 2m 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

2m 1

 

2n 1

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

δ

m n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

δ

mn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π 4

 

 

4

2 (

1)m

 

 

 

 

π 4

 

 

 

 

4

 

2

 

(−1)m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2 δm n +

 

 

 

 

 

(2m 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

(2m

1)

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

2 (1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

π 2m 1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

π

 

2m

1

 

 

 

 

 

 

m

6

 

 

 

 

 

+

 

2

 

(1)m

+

(1)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

π 2m 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

δm n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

δmn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

2m 1

 

2n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение..…………………………………………………..

3

I. Основы вариационного исчисления.….………………….

5

1.1.Понятие о функционале. Линейный функционал. Вариация функционала...…………………………………. 7

1.2.Условия экстремума функционала. Основная лемма

вариационного исчисления. Формула Эйлера……………

12

1.3. Задачи на экстремум функционалов………………………

19

1.4.Изопериметрическая задача вариационного исчисления.. 26

II.Пространственная и плоская задачи теории упругости.

Принцип Лагранжа.………………………………………... 29

2.1.Основные уравнения теории упругости..………………... 30

2.2.Принцип Лагранжа..………………………………………. 40 III. Методы решения задач теории упругости, основанные

на принципе Лагранжа.……………………………………

50

3.1. Метод РитцаТимошенко..………………………………..

51

3.2. Метод КанторовичаВласова..……………………………

57

3.3. Пример расчета…………………………………………….

68

IV.

Метод БубноваГалеркина..………………………………

78

4.1.

Ортогональные системы функций..………………………

78

4.2.Решение дифференциальных уравнений методом БубноваГалеркина.………………………………………. 84

4.3.Метод БубноваГалеркина при решении задач теории упругости………………………………………………….. 89

V.Решение задач расчета стержней вариационными методами…………………………………………………… 96

5.1.Потенциальная энергия деформаций плоской формы изгиба стержней..………………………………………….. 96

5.2.Расчет стержней методом РитцаТимошенко….……….. 102

VI. Расчет пластинок на изгиб вариационными методами … 123

6.1.Основные уравнения изгиба пластинки..………………... 124

6.2.Принцип Лагранжа при изгибе пластинки………………. 134

6.3. Метод РитцаТимошенко в задачах изгиба пластинок… 138

6.4.Метод КанторовичаВласова в

задачах изгиба пласти141

нок………………………………

………………………….

6.5.Метод БубноваГалеркина в 145 задачах изгиба пластинок..

6.6.Пример расчета пластинки на изгиб…………………….. 146

Литература………………………………………………… 157

Приложение. 1. Математические формулы. …………… 159 2. Системы балочных функций…………... 161

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]