22557

Расчет балки на упругом основании

Лекция

Производство и промышленные технологии

Расчет балки на упругом основании.1 на упругое основание оказывающее в каждой точке на балку реакцию пропорциональную у прогибу балки в этой точке. Расчетная схема балки на упругом основании. Будем считать что основание оказывает реакцию при прогибах балки как вниз так и вверх.

Русский

2013-08-04

78.5 KB

30 чел.

Сопротивление материалов Сагадеев В.В.

Лекция № 31. Расчет балки на упругом основании.

Общие понятия.

   К числу статически неопределимых балок может быть отнесена балка на упругом основании. Так называется балка, опирающаяся по всей своей длине (Рис.1) на упругое основание, оказывающее в каждой точке на балку реакцию, пропорциональную у — прогибу балки в этой точке. Коэффициент пропорциональности обозначается буквой k.

   Введение предположения о пропорциональности реакций прогибу является приближением, хотя и достаточно близким к действительным условиям.



Рис.1. Расчетная схема балки на упругом основании.

 

   Предложение ввести в расчет коэффициент пропорциональности к, именуемый «коэффициентом постели», было впервые сделано русским академиком Николаем Ивановичем Фуссом в 1801 году. Принимая это предположение, получаем, что интенсивность реакции основания в каждой точке сила равна ky и измеряется в единицах силы и длины; размерность коэффициента k при этом будет сила и квадрат длины. Будем считать, что основание оказывает реакцию при прогибах балки как вниз, так и вверх.

   На практике задачи о расчете балки на упругом основании встречаются в железнодорожном деле (рельс, шпала), в строительстве — фундаменты различных сооружений, передающие нагрузку на грунт.

   Статически неопределимой такая балка будет потому, что условие статики— сумма нагрузок равна всей реакции основания — не дает возможности установить распределение этой реакции по длине балки, а значит, вычислить изгибающие моменты и поперечные силы.

   Интенсивность реакции в каждой точке связана с прогибами балки. Поэтому для решения задачи необходимо найти сначала уравнение изогнутой оси , а уже затем формулы для вычисления изгибающего момента и поперечной силы. Ход решения оказывается обратным обычному.

   Найдем уравнение изогнутой оси для балки постоянного сечения, лежащей на упругом основании и нагруженной сосредоточенными силами ... (Рис.1). Начало координат возьмем в любой точке, ось х направим вправо, ось у вертикально вверх. Направление нагрузок вверх будем считать положительным. Напишем обычное дифференциальное уравнение изгиба

   Так как М(х) нам неизвестен, то постараемся связать прогибы непосредственно с нагрузкой, для этого дифференцируем дважды предыдущее уравнение:

(1)

где q(x)—интенсивность сплошной нагрузки, действующей на балку в сечении с абсциссой х.

   Сплошной нагрузкой для нашей балки является лишь реакция упругого основания. Интенсивность ей пропорциональна прогибам; эта нагрузка направлена вверх, т. е. положительна, когда прогибы идут вниз, т. е. отрицательны, и наоборот. Таким образом, эта нагрузка имеет знак, обратный знаку прогибов:

Тогда

(2)

(3)

Если обозначить , то общий интеграл уравнения (25.3) имеет вид: (25.4)

   Постоянные А, В, С, D должны быть определены в каждом частном случае нагрузки и длины балки. Величина имеет измерение обратное длине.

 

Расчет бесконечно длинной балки на упругом основании, загруженной одной силой Р.

   Наиболее просто решается задача об изгибе бесконечно длинной балки, нагруженной одной сосредоточенной силой (Рис.2). Помимо непосредственного практического значения решение этой задачи позволит путем последовательных приближений рассчитывать и балки конечной длины.



Рис.2. Расчетная схема балки бесконечной длины.

 

   Начало координат расположим в точке приложения силы Р. Определим постоянные А, В, С и D. Так как вся реакция основания, равная силе Р должна быть конечной величиной, то прогибы балки в точках, бесконечно удаленных от точки приложения силы, должны обращаться в нуль:

(5)

   При бесконечно больших значениях х два вторых слагаемых в правой части формулы (4) обращаются в нуль благодаря множителю , два же первых могут обратиться в нуль лишь при

и

таким образом,

(6)

   Далее, по симметрии нагрузки и реакции основания, касательная к изогнутой оси в точке приложения силы должна идти параллельно оси абсцисс:

Дифференцируя (6), получаем:

Подставляя в это выражение и приравнивая результат нулю, находим:

D — С = 0 и C=D;

таким образом, уравнения будут:

(7)

(8)

   Для определения последней постоянной С имеем еще одно уравнение: нам известна величина поперечной силы в начале координат.

   Разрезав балку сечением в точке О справа от силы Р и рассматривая правую часть балки, видим, что поперечная сита в этом сечении равна реакции основания, действующей на правую половину балки со знаком минус; так как реакция направлена вверх (для правой половины) и вся реакция основания равна Р, значит, поперечная сила в сечении при х = 0 равна

Но, с другой стороны

(9)

Таким образом,

(10)

Вычисляем, пользуясь (8), и :

(11)

(12)

Подставляя (12) в (10) и приравнивая х нулю, получаем:

и

Теперь значения у и ее производных получают вид

   Таким образом, напряженное состояние и деформации балки на упругом основании всецело определяются нагрузкой и коэффициентом , зависящим от соотношения жесткостей балки и упругого основания.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45770. Ж.-П. Сартр. «Бытие и ничто» 33 KB
  Бытие и ничто В поисках бытия.2 Бытиедлясебя Ч. 4 обладание действие и бытие основное философское произведение Сартра развернуто и целостно излагающее и обосновывающее фундаментальные онтологические положения и методологические принципы его атеистического экзистенциализма проясняющее его предельные метафизические предпосылки и закладывающее основы сартровского метода экзистенциального психоанализа впоследствии оформившегося как метод биографического анализа. Построение трактата подчинено поиску в опыте эйдетической рефлексии ответов на...
45771. Часть первая. Добро в человеческой природе 73.5 KB
  Добро в человеческой природе Корень нравственности Соловьев усматривает в чувстве стыда. Другими основами нравственной жизни Соловьев называет жалость и благоговение. Разбирая понятие жалости Соловьев находит его источник в органической связи всех существ и альтруизме. Отсюда первобытной формой религии Соловьев считает культ умерших.
45772. Фейербах. Учение о психогенезисе религиозных миросозерцаний 31.5 KB
  Это учение навеяно отчасти Речами о религииШлейермахера. в понимании психологического и исторического происхождения религии. Тем не менее историческое значение религии было огромное так как она воплощала в себе лучшие идеи и чувства человечества объединяя в древнейший период все сферы знания искусства и практической деятельности. По Фейербаху её роль сыграна: мы познали научным путём ту метафизическую иллюзию которая лежит в основе религиозного творчества; секрет религиозных явлений отгадан идейная сторона религии утрачивает свой rison...
45773. Фейерабенд. Против метода и Наука в свободном обществе 26 KB
  Согласно его точке зрения наука выиграла бы больше всего от некоторой дозы анархизма в научной теории. Он также считал что анархизм в теории желателен потому что это более гуманистический подход чем другие научные системы поскольку он не навязывает учёным жёстких правил. Он указывает что настаивание на том чтобы новые теории последовательно продолжали старые теории даёт необоснованные преимущества старым теориям и что последовательность по отношению к старым теориям не приводит к тому что новая теория лучше описывает...
45774. Франк. Духовные основы общества 29 KB
  Существование бытия вне нас и бытия внутри нас в нашем сознании подтверждается тем что мы внутри бытия. Первичное очевидное бытие в бытии непосредственное проявление и самораскрытие бытия как такового которым мы онтологически обладаем как непосредственным переживанием. Все незнание все сознание все понятия это уже вторичная произвольная форма освоения бытия которая претворяет бытие в идеальную норму; Мы в нашем бытии и через него непосредственно связаны с бытием как таковым существуем в нем и обладаем им совершенно...
45775. Г. Фреге. «О смысле и значении» 36.5 KB
  Фреге в своей статье О смысле и значении 1892 противопоставил смысл нем. Если значение денотат это сам обозначаемый предмет то смысл это информация о предмете сигнификат или десигнат. Например выражения Вечерняя звезда и Утренняя звезда имеют одно и то же значение но отнюдь не одинаковый смысл. Вместе с тем смысл не есть представление поскольку несет в себе не просто субъективный образ предмета но некоторую общезначимую информацию[3].
45777. ПРОЦЕСС УПРАВЛЕНИЯ МАРКЕТИНГОМ 42.5 KB
  Комплекс маркетинга маркетингмикс и его элементы. Ей нужно знать как анализировать рыночные возможности отбирать подходящие целевые рынки разрабатывать эффективный комплекс маркетинга и успешно управлять претворением в жизнь маркетинговых задач. 1 Анализ рыночных возможностей: Системы маркетинговых исследований и маркетинговой информации Маркетинговая среда Потребительские рынки Рынки предприятий 2 Отбор целевых рынков: Замеры объемов спроса Сегментирование рынка выбор целевых сегментов и позиционирование товара на рынке 3...
45778. Понятие сбыта и сбытовой политики фирмы 21.61 KB
  Комплексность с другими элементами маркетингамикс скоординированность сочетание решений в сфере сбыта ценообразования коммуникаций сервиса и др. системность рассмотрение сбыта и остальных инструментов как элементов вызывающих синергетический эффект от их совместного применения гибкость готовность к пересмотру своих позиций в случае необходимости. Задача сбытовой политики управление конкурентоспособностью товара путем управлением каналами сбыта планирование длины ширины и типа посредников; организация и контроль...