11135

Статическая неопределимость. Канонические уравнения метода сил

Реферат

Математика и математический анализ

Статическая неопределимость. Канонические уравнения метода сил. Канонические уравнения метода сил. Дополнительные уравнения перемещения удобно составлять в так называемой канонической форме т. е. по определенной закономерности. На рисунке 2.5.1 а показана один раз с...

Русский

2013-04-04

617.5 KB

19 чел.

Статическая неопределимость. Канонические уравнения метода сил.


Канонические уравнения метода сил.

Дополнительные уравнения перемещения удобно составлять в так называемой канонической форме, т. е. по определенной закономерности.

На рисунке 2.5.1, а показана один раз статически неопределимая система. В качестве лишней связи выберем шарнирно-подвижную опору . Тогда, нагрузив основную систему заданной нагрузкой и лишней неизвестной силой  (рис. 2.5.1, б), мы должны приравнять к нулю перемещение  точки  основной системы по направлению .

Рис. 2.5.

Вычисляя , применим принцип независимости действия сил

, (2.5.1)

где  - перемещение от заданной нагрузки (рис. 2.5.1, в);

- перемещение от силы .

Перемещение  удобно рассматривать, как произведение силы  на удельное перемещение  по направлению  от единичной силы  (рис. 2.5.1, г):

(2.5.2)

Тогда уравнение перемещений примет вид

(2.5.3)

Это каноническое уравнение для один раз статически неопределимой системы.

Для системы с двумя лишними связями составляется система двух уравнений

(2.5.4)

По аналогии можно записать в канонической форме уравнения перемещений для любой  раз статически неопределимой системы:

(2.5.5)

Перемещения  и , входящие в канонические уравнения, чаще всего определяют по Методу Мора или по способу Верещагина. При этом для балок и рам влиянием поперечных или продольных сил обычно пренебрегают и учитывают лишь изгибающие моменты. Однако, определяя перемещения в балках прямоугольного поперечного сечения, для которых отношение длины пролета к высоте сечения , поперечные силы учитывать обязательно.

На рис. 2.5.2 показана дважды статически неопределимая рама, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой , приложенной к горизонтальному стержню (ригелю).

Рис. 2.5.

На рис 2.5.3 показаны некоторые возможные варианты эквивалентной системы.

Для расчета примем вариант, показанный на рис. 2.5.3 а

Рис. 2.5.

Что бы определить два лишних неизвестных усилия  и, воспользуемся каноническими уравнениями:

Для определения перемещений рассматриваем основную систему, отдельно нагруженную заданной нагрузкой и каждой единичной силой (рис. 2.5.4, a). Так как стержни прямолинейные, то удобно применить для определения перемещений способ Верещагина. Эпюры изгибающих моментов показаны на рис. 2.5.4, б.

Рис. 2.5.

Для определения  и  площади эпюр  перемножаем на ординаты эпюр  и , соответствующие центрам тяжести эпюр  (для простоты решения примем ):

Перемещения  и  получаем аналогичным умножением эпюр  на  и  на :

и  определяем перемножением эпюр  и

.

Подставляя значения перемещений в канонические уравнения, получаем

Отсюда

и.

Знак «минус» в выражении для  показывает, что первоначально выбранное направление этой силы следует изменить на противоположное.

Рассматривая теперь эквивалентную систему, уже статически определенную систему под действием заданной нагрузки и найденных сил  и, легко построить окончательные эпюры внутренних силовых факторов и составить условия прочности элементов рамы.

Контроль правильности решения статически неопределимой системы

Окончательные эпюры ,  и  подлежат обязательной проверке. Проверяют при этом условия равновесия и деформаций.

Для проверки условий равновесия следует вырезать узел или какую-либо часть системы и удостовериться в ее равновесии:

; ;

При этом нужные величины следует брать непосредственно из окончательных эпюр. Рассмотрим, как должны быть проверены условия равновесия для эпюр, показанных на рис. 2.5.5, а.

Рис. 2.5.

Вырежем узел С (рис. 2.2.5, б), а действие отброшенных частей на узел С заменим соответственно внутренними силовыми факторами, значения которых берем из эпюр.

Так, снизу на узел будет действовать: поперечная сила  (направляем эту силу так, что бы она поворачивала узел против часовой стрелки), продольная сила  (направляем эту силу от узла С) и изгибающий момент  (направляем момент в сторону сжатых левых волокон).

Справа на узел будет действовать: поперечная сила  (направляем эту силу так, что бы она поворачивала узел против часовой стрелки), продольная сила  (направляем эту силу к узлу С) и изгибающий момент  (направляем момент в сторону сжатых верхних волокон).

Составим уравнения равновесия:

Поперечная сила  и поперечная сила  приложены на бесконечно малом расстоянии от точки С, поэтому момент от этих сил относительно точки С будет равен нулю. В уравнение моментов в данном случае войдут только изгибающие моменты.

Проверка условий равновесия не является достаточной, так как она определяет правильность комбинации усилий для конструкции, но не указывает на правильность нахождения самих величин нагрузок.

Общим контролем является проверка выполнения деформационных условий. Перемещение по направлению любой лишней связи должно быть равно нулю. При использовании способа Верещагина умножают окончательную эпюру изгибающих моментов на ранее построенные единичные эпюры (, , …). Произведения должны быть равны нулю.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14632. Определение твердости материалов вдавливанием 1.3 MB
  Определение твердости материалов вдавливанием: Методическая разработка к лабораторным и практическим работам по специальным дисциплинам / В.А.Хотинов И.Ю.Пышминцев. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУУПИ 2004. 19 с. Рассмотрены методы определения твердости по Бринеллю Викке
14633. Сопротивление материалов 8.39 MB
  1Изгиб. Определения. Основные типы балок и опор. Правило знаков. Деформационный изгиб вызывают внешние силы и моменты плоскость действия которых проходит через продольную ось бруса силы перпендикулярны продольной оси . Силовая плоскость – плоскость в которой действ...
14634. АНАЛИЗ ДИАГРАММЫ РАСТЯЖЕНИЯ И ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ В ИСТИННЫХ КООРДИНАТАХ 354 KB
  Анализ диаграммы растяжения и построение диаграммы в истинных координатах Методические указания к лабораторным практическим работам и КНИРС по специальным дисциплинам для студентов всех металловедческих и материаловедческих специальностей Методические указан
14635. АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ РАЗРУШЕНИЯ 8.7 MB
  АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ РАЗРУШЕНИЯ Методические указания к лабораторным практическим работам и КНИРС по специальным дисциплинам для студентов всех металловедческих и материаловедческих специальностей Методические указания содержат терминологию принятую в настояще
14636. Работа с глобальной сетью в командной строке Windows 62.5 KB
  Лабораторная работа 3 по дисциплине Вычислительные машины системы и сети На тему: Работа с глобальной сетью в командной строке Windows. Цель работы: научиться получать информацию и доступ к настройкам сетью с помощью утилит командной строки Windows. ЗАДАНИЕ 1...
14637. Методы обследования защищаемого помещения от закладных электронных устройств, предназначенных для снятия конфиденциальной информации 75.55 KB
  Лабораторная работа №7 Методы обследования защищаемого помещения от закладных электронных устройств предназначенных для снятия конфиденциальной информации. Цель: проверка защищаемого помещения с помощью специализированных технических средств на предмет обнаруже...
14638. Решение системы линейных алгебраических уравнений методом простой итерации 330.76 KB
  Используя прикладной программный пакет MathCAD и с помощью программы составленной на языке программирования Паскаль решить систему линейных алгебраических уравнений методом простой итерации с точностью . Данная СЛАУ: Проверка условия сходимости: Условие сходимо...
14639. Решение системы линейных алгебраических уравнений методом Гаусса 66.71 KB
  Используя прикладной программный пакет MathCAD и с помощью программы составленной на языке программирования Паскаль решить систему линейных алгебраических уравнений методом Гаусса с точностью. Составить функции реализующие методы проверить решение с помощью встроенны
14640. Решение заданного дифференциальног уравнения методом Рунге – Кутта с применением «ручных» вычислений 121.27 KB
  Решить заданное дифференциальное уравнение методом Рунге – Кутта с применением ручных вычислений и с помощью программы с шагом h и шагом h/2. С помощью прикладного программного средства MathCAD методом Рунге – Кутта обеспечить вывод полученных решений в виде таблиц и граф...