- •А. А. Балакирев, т. Э. Римм сопротивление материалов курс лекций
- •Часть I
- •Введение основные понятия
- •Растяжение и сжатие нормальные силы и их эпюры
- •Механические свойства конструкционных материалов
- •Характеристики прочности:
- •Влияние температуры
- •Влияние скорости нагружения
- •Влияние технологических факторов
- •Метод предельных состояний
- •Метод допускаемых напряжений
- •Метод разрушающих нагрузок
- •Расчет на грузоподъемность.
- •Геометрические характеристики плоских сечений
- •Кручение
- •Лекция 7 изгиб прямого стержня
- •Для схем 7.1,а,г опорные реакции проще найти из уравнений
- •Из первого уравнения следует
- •Дифференциальная зависимость (7.4) изменится и примет следующий вид
- •Пример 7.2 Построить эпюры Qy и Mx для консольной балки, показанной на рис. 7.9,а.
- •В конце участка в сечении в имеем
- •Лекция 8 напряжения в балке при чистом изгибе
- •Тогда относительное удлинение
- •Напряжения при поперечном изгибе
- •Определение перемещений при изгибе
- •Общие методы определения перемещений в упругих системах
- •Статически неопределимые стержневые системы
- •Учёт свойсв симметрии при раскрытии статической неопределимости методом сил
- •Основы теории напряжённого и деформированного состояний
- •Напряжения на наклонных площадках
- •Плоское напряженное состояние
- •Элементы теории деформированного состояния в точке тела
- •Вследствие деформации, длины рёбер изменятся и станут равными . Относительные удлинения ребер параллелепипеда представляют собой главные деформации:
- •Теории прочности
- •Теория прочности мора
- •Список рекомендуемой литературы
- •Оглавление
Для схем 7.1,а,г опорные реакции проще найти из уравнений
mA = 0; Fy = 0,
(для схемы 7.1,г, дополненных уравнением mВ = 0 для левой или правой частей балки), а проверить с помощью уравнения
mc = 0.
Отметим, что наложенные на балку связи должны обеспечивать кинематическую неизменяемость системы – невозможность её перемещения как твёрдого тела.
Рис.7.2
На рис. 7.2 показаны случаи, когда это требование не выполняется: линии действия связей параллельны, либо пересекаются в одной точке. Здесь мы имеем дело с механизмами, в которых перемещения возможны без деформации конструкции, несмотря на то, что число связей равно трём, т.е. совпадает с количеством независимых уравнений равновесия. На практике часто встречаются системы, в которых число наложенных связей больше числа независимых уравнений равновесия, например, балки с дополнительными опорами. Такие системы называют статически неопределимыми, поскольку опорные реакции в них не могут быть определены только из уравнений равновесия.
С методами расчёта статически неопределимых систем мы встретимся позже.
ВНУТРЕННИЕ СИЛОВЫЕ ФАКТОРЫ ПРИ ИЗГИБЕ БАЛОК.
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ
Рис 7.3
Как мы ранее условились, внешние силы действуют в плоскости симметрии балки yOz перпендикулярно её оси. В поперечных сечениях балки при этом возникают лишь два внутренних силовых фактора – изгибающий момент Мx и поперечная сила Qy.Для их нахождения используют метод сечений – балка мысленно рассекается плоскостью, перпендикулярной оси, одна из частей отбрасывается, а действие отброшенной части на оставшуюся заменяется внутренними усилиями, как это показано на рис. 7.3.
Здесь О - центр тяжести сечения п-п. Величина внутренних усилий находится из условий равновесия оставшейся части:
Fy = 0: Qy = RA - F;
m0 = 0: Mx = RAz – F(z – a) (7.1)
Поперечная сила в сечении численно равна алгебраической сумме внешних сил, приложенных к оставшейся части балки; изгибающий момент - алгебраической сумме этих же сил относительно горизонтальной оси x, проходящей через центр тяжести сечения.
Введем следующие правила знаков:
поперечная сила положительна, если направлена так, что стремится повернуть оставшуюся часть балки по ходу часовой стрелки;
изгибающий момент положителен, если он стремиться изогнуть балку выпуклостью вниз, вызывая растяжения нижних волокон.
На рис. 7.4 показаны положительные направления внутренних усилий
Рис. 7.4
Чтобы легче запомнить эти правила и не ошибиться в выборе знака слагаемых в правой части уравнений вида (7.1), отметим следующее (рис. 7.5):
а) правило знаков для поперечной силы по сути является исключением для правил, связанных с поворотом - за положительное обычно принимают направление против хода часовой стрелки;
б) правило знаков для изгибающего момента с ходом часовой стрелки никак не связано. Чтобы запомнить его, достаточно взглянуть на рожицы рис. 7.5, где знак эмоций совпадает со знаком момента.
Рис.7.5
Между внутренними силовыми факторами при изгибе и внешней распределённой нагрузкой существуют важные дифференциальные зависимости.
Рассмотрим балку, нагруженную распределёнными по её длине вертикальными силами, интенсивность которых q(z) может быть переменной (рис. 7.6)
Рис. 7.6
Поскольку большая часть нагрузок в строительстве связана с весом, удобнее направить ось y вниз и считать нагрузку такого направления положительной. С помощью двух бесконечно близких поперечных сечений выделим из балки элемент длиной dz. Действие на элемент левой отброшенной части балки заменим поперечной силой Qy и изгибающим моментом Мx, действие правой – поперечной силой Qy + dQy и моментом Mx + dMx . Приращение внутренних усилий dQy и dMx вызваны приращением координаты dz. Ввиду малости элемента, действующую на него распределённую нагрузку можно считать равномерной: q(z) = q = const.
Для того, чтобы выделенный элемент находился в равновесии, должны выполняться следующие условия:
Fy = 0:
m0 = 0: (7.2)