142
AB
V V q4 F 43,33 56,67 20 4 30 0.+−−= + −⋅−=
В отличие от предыдущего примера определим изгибающие
моменты и поперечные силы в отдельных сечениях балки без
составления функций для М и Q, используя только приведенные
ранее (п. 7.1, стр. 122) рабочие правила и правила знаков.
Сечения проведем бесконечно близко в начале и в конце
грузовых участков, на которых отсутствует распределенная на-
грузка q. Дополнительное
сечение проведем по середине участ-
ка, где имеется q (рис. 7.12 а).
Вычислим значения Q и М в этих сечениях. Для сечений 1–1,
2–2, 3–3 будем рассматривать левую отсеченную часть, а для ос-
тальных – правую часть.
11 A
Q V 443,33 кН;
−
==
33 A
Q V q4 43,33 20 4 36,67 кН;
−
=−= −⋅=−
44 55 B
Q Q F V 20 56,67 36,67 кН;
−−
==−=− =−
77 66
QQF20 кН;
−−
===
11
M0;
−
=
22 A
M V 2 q2 1 43,33 2 20 2 1 46,67 кН м;
−
=−⋅= ⋅−⋅⋅= ⋅
33 A
M V4 q42 43,334 2042 13,32;
−
=−⋅= ⋅−⋅⋅=
44 B
MF4V220456,67233,34 кН м;
−
=− + =− ⋅ + ⋅ = ⋅
55 66
MM F220240 кН м;
−−
==−=−⋅=− ⋅
77
M0;
−
=
По полученным результатам строим эпюры М и Q
(рис. 7.12б, в).
Эпюру М строим со стороны растянутых волокон, т.е. зна-
чения М со знаком "минус" откладываем вверх. Из эпюры Q
видно, что экстремальное значение изгибающего момента на 1-м
грузовом участке будет в сечении на расстоянии х
0
, т.е. там, где
Q(х
0
) = 0. Из этого условия находим величину х
0
:
Q(х
0
) = V
A
– qx
0
= 43,33 – 20x
0
= 0; x
0
=
43,33
2,17 м.
20
=
Вычисляем в этом сечении величину М
экстр
:
М
экстр.
= М(х = х
0
) = 43,33 ⋅ 2,17–20
2
2,17
46,94 кН.
2
⋅=
143
При анализе правильности эпюр с учетом дифференциаль-
ных зависимостей между М, Q и q (7.13) замечаем:
–
на эпюре М имеется скачок там, где приложен внешний
сосредоточенный момент
;мкН 20M
– на эпюре Q имеются скачки в сечениях, где приложены
внешние сосредоточенные силы, в том числе и опорные реакции;
– на участках, где отсутствует q, эпюра моментов изме-
няется по линейному закону, а эпюра Q постоянна;
– на участке, где имеется равномерно распределенная на-
грузка интенсивностью q, эпюра М меняется по закону квад-
ратной параболы, выпуклостью
в сторону действия q, а эпюра
Q – по линейному закону. Тангенс угла наклона этой прямой к
продольной оси балки равен интенсивности нагрузки q.
Б. Подбор сечения балки
1.
ВАРИАНТ СЕЧЕНИЯ ПО рис. 7.12г
R = 200
10
3
кПа; R
S
= 100
10
3
кПа.
А. Из условия прочности по нормальным напряжениям оп-
ределяем
требуемую величину осевого момента сопротивления.
Из эпюры изгибающих моментов получаем |M|
max
=
= 46,94 кН⋅м.
Допускаем,
max
= R и из этого условия определяем тре-
буемое значение осевого момента сопротивления:
ТР 33 3
max
Z
3
M
46,94
W0,234710 м 234,7 см .
R 200 10
−
== = ⋅ =
⋅
Определяем положение главной центральной оси Z и вели-
чину главного центрального момента инерции заданного сече-
ния
Z
I (см. главу 5). Геометрические характеристики плоских
сечений:
ii
11 2 2 3 3
с
i123
А y
Ay A y Ay
у .
AAAA
++
==
++
∑
Здесь у
с
– расстояние от произвольно взятой оси Z' до централь-
ной оси Z для всей фигуры; А
i
– площади отдельных фигур:
А
1
= 10δ ⋅ 2σ = 20σ
2
; А
2
= 22σ⋅σ = 22σ
2
; А
3
= 5σ⋅2σ = 10σ
2
;