11133

Определение перемещений в упругих системах. Метод мора. Способ верещагина

Реферат

Математика и математический анализ

Определение перемещений в упругих системах. Метод мора. Способ верещагина. Метод Мора Рассмотрим произвольную плоскую стержневую систему нагруженную заданными силами рис. 2.3.1. Усилия в произвольном сечении обозначим через . Пусть требуется определить перемещени

Русский

2013-04-04

518 KB

70 чел.

Определение перемещений в упругих системах. Метод мора. Способ верещагина.


Метод Мора

Рассмотрим произвольную плоскую стержневую систему, нагруженную заданными силами  (рис. 2.3.1). Усилия в произвольном сечении обозначим через , , . Пусть требуется определить перемещение любой точки  системы по направлению .

Рис.2.3.

Введем вспомогательное состояние, представляющее собой заданную систему, нагруженную лишь одной единичной силой , приложенной в той же точке  и по тому же направлению, по которому надлежит разыскать перемещение . Усилия в произвольном сечении вспомогательного состояния, вызванные действием единичной силы , обозначим через , , .

Применим начало возможных перемещений для вспомогательного состояния, принимая в качестве возможных действительные перемещения заданной системы.

(2.3.1)

или

(2.3.2)

Полученное выражение является общей формулой для упругого перемещения плоской стержневой системы.

В общем действии сил формула для перемещения содержит шесть слагаемых:

(2.3.3)

Формулы (2.3.2) и (2.3.3) впервые были получены Мором. Определение перемещение по этим формулам часто называют методом Мора.

В большинстве случаев при определении перемещений в балках, рамах и арках можно пренебречь влиянием продольных деформаций сдвига, учитывая лишь перемещения, которые вызываются изгибом и кручением. Тогда формула (2.3.2) для плоской системы принимает вид

. (2.3.4)

При пространственном нагружении, согласно (2.3.3),

(2.3.5)

Если рассчитываются шарнирные фермы, образованные прямыми стержнями, то в формуле Мора сохраняется только слагаемое, содержащее продольную силу:

(2.3.6)

Формула (2.3.6) носит название формулы Максвелла.

Рассмотрим пример определения перемещений по методу Мора. Пусть требуется определить прогиб посредине пролета и угол поворота на опоре шарнирно опертой балки постоянного поперечного сечения (рис 2.3.2, а), нагруженной равномерно распределенной нагрузкой интенсивностью . При определении перемещений придерживаются следующего порядка:

  1.  Строят вспомогательную систему, которую нагружают единичной нагрузкой в точке, где требуется определить перемещение. Определяя линейные перемещения, в заданном направлении прикладывают единичную силу, определяя угловые перемещения, - единичный момент.

В нашем случае, для определения прогиба посредине балки строим вспомогательную систему (рис. 2.3.2, б) с сосредоточенной силой , приложенной посредине балки, а для определения угла поворота опорного сечения - вспомогательную систему (рис. 2.3.2, в) с моментом , приложенным в опорном сечении.

Рис. 2.3.

  1.  Для каждого участка системы выписывают выражения силовых факторов в произвольном сечении заданной (, , ) и вспомогательной (, , ) систем.

В произвольном сечении первого участка балки:

В произвольном сечении второго участка

  1.  Вычисляют интегралы Мора (по участкам в пределах всей системы).

Прогиб посредине балки

Угол поворота опорного сечения

  1.  Если вычисленное перемещение имеет положительный знак, то это означает, что его направление совпадает с направлением единичной силы. Отрицательный знак указывает на то, что действительное направление искомого перемещения противоположно направлению единичной силы.

Поскольку  и  получились положительными, их направления соответствуют единичным нагрузкам.

Вычисление интегралов Мора по способу Верещагина.

Вычисление интегралов Мора существенно можно упростить, если одна из эпюр прямолинейна. Такое условие всегда выполняется для систем, состоящих из прямых брусьев, так как при этом от единичной нагрузки всегда ограничены прямыми линиями.

Вычислим интеграл  для случая, когда эпюра от заданной нагрузки имеет произвольное очертание, а от единичной нагрузки – прямолинейна (рис. 2.3.3).

Рис. 2.3.

Обозначим через  площадь эпюры ;  - ее центр тяжести,  - ордината эпюры от единичной нагрузки под центром тяжести эпюры . Очевидно, что  представляет собой дифференциал площади эпюры , а

.

Тогда искомый интеграл

. (2.3.7)

Интеграл в правой части равенства (2.3.7) представляет собой статический момент площади эпюры  относительно оси

,

где  - абсцисса центра тяжести эпюры .

С учетом того, что

получим

(2.3.8)

Следовательно, интеграл Мора равен произведению площади эпюры от внешней нагрузки на ординату прямолинейной эпюры от единичной нагрузки, расположенную под центром тяжести эпюры от заданной нагрузки.

Общая формула перемещений для систем из прямолинейных элементов принимает вид

(2.3.9)

Описанный графоаналитический способ вычисления интеграла Мора впервые был предложен студентом А. Н. Верещагиным и носит название способа Верещагина.

Вычисление интеграла Мора способом Верещагина проводят по участкам, на каждом из которых эпюра от единичной нагрузки должна быть прямолинейной (рис. 2.3.4).

Рис. 2.2.

Если эпюра  имеет сложный вид, то ее нужно разбить на простые фигуры (рис. 2.3.5), для которых легко определить площадь и положение центра тяжести. При этом каждую из площадей умножают на ординату единичной эпюры под центром тяжести соответствующей площади. Ординаты в этом случае удобно обозначать вместо  буквами .

Рис. 2.3.

Таким образом

(2.3.10)

При учете крутящих моментов в общем случае нагружения знаменатель формулы (2.3.9) в соответствующем члене содержит жесткость на кручение .

Если эпюры противоположны по знаку, то результат умножения эпюр имеет знак «минус».

Рис. 2.3.

Определим прогиб и угол поворота свободного конца консольной балки, нагруженной распределенной нагрузкой .

На рис. 2.2.6 показаны эпюры  от внешней нагрузки,  от единичной нагрузки , приложенной в месте определения прогиба,  от единичной нагрузки  приложенной в месте определения угла поворота сечения.

Площадь параболы под участком с распределенной нагрузкой

Центр тяжести этой площади находится на расстоянии  от начала распределенной нагрузки.

Ордината вспомогательной эпюры, расположенная под центром тяжести эпюры  от внешней нагрузки .

Прогиб свободного конца балки

Ордината вспомогательной эпюры

Угол поворота крайнего правого сечения


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

37705. Оцінка розміру та вартості проекту за моделлю COCOMO 64.5 KB
  Тема: Оцінка розміру та вартості проекту за моделлю COCOMO Мета: набуття навиків у прогнозуванні характеристик проектів ПЗ з використанням конструктивної моделі вартості CОnstructive CОst MОdel. Короткі теоретичні відомості COCOMO це множина моделей яка дозволяє обчислити вартість проекту ПЗ на основі одиниці виміру кількість рядків коду LOC. COCOMO включає наступні моделі: базова COCOMO застосовується у фазі специфікування вимог; проміжна COCOMO застосовується у фазах розробки множин вхідних умов проекту наприклад ...
37706. Введение в экономическую теорию. Основные проблемы экономики: структура экономики, эффективность и благосостояние 123.5 KB
  Экономическая теория - одна из наук об обществе. Термин экономия впервые предложен древнегреческим мыслителем Ксенофонтом. Встречается он и работах Аристотеля (IV в. до н. э.), которого иногда называют \"отцом\" экономической науки.
37707. Однофакторний аналіз 34.27 KB
  Найбільш прості розрахунки виходять при рівній кількості дослідів на кожному рівні фактора А табл. Таблиця 1 Вихідні дані для однофакторного дисперсійного аналізу з рівним числом паралельних дослідів Рівні фактора Номер досліду 1 2 . Суму квадратів всіх дослідів ; 2 3. Суму квадратів сум по стовпцях поділену на число дослідів в стовпцю ; 3 4.
37708. Глобальна культура сучасного світу 197.5 KB
  Одне за другим виникали поняття індустріального, постіндустріального, інформаційного суспільств, що с доказом прискореного загального розвитку, і водночас песимістичні прогнози щодо глобальних викликів: екологічного
37710. БЛОК МИКРОПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ. РАБОТА С ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТЬЮ 208 KB
  Изучение структуры и функций блока микропрограммного управления БМУ, составление и отладка микропрограмм обработки данных, записанных в ОП, с использованием циклов и подпрограмм.
37711. ВИМІРЮВАННЯ КОЕФІЦІЄНТА НЕЛІНІЙНИХ СПОТВОРЕНЬ 74.5 KB
  МЕТА РОБОТИ вивчити методи вимірювання коефіцієнта нелінійних спотворень; набуття навичок роботи з сучасним вимірювачем нелінійних спотворень. Причиною виникнення нелінійних спотворень у радіоелектронних колах є нелінійність вольтамперних характеристик діодів транзисторів мікросхем ламп а також нелінійні залежності в магнітних або п'єзоелектричних елементах. Прилади для вимірювання коефіцієнта гармонік називають вимірниками нелінійних спотворень.
37713. Ознайомлення з інструментальним середовищем Lazarus 306.24 KB
  Ознайомитись із середовищем програмування Lazarus. Написати програму яка забезпечує обчислення радіуса вписаного в трикутник кола за його сторонами.