Курсовая

Курсовая на тему Расчет параметров изгиба однопролетной балки со свободно опертым и упруго защемленными концами

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-12-12

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 23.11.2024


«Расчёт параметров изгиба однопролётной балки со свободно опёртым и упруго защемленным концами»

 SHAPE  \* MERGEFORMAT
Дано:
L = 7,9 м = 790 см.
q0 = 33,3 кгс/см
E = 210000 МПа
J = 7800 см4
æ = 0.94
1. Дифференциальное уравнение изгиба призматической балки имеет следующий вид:
 
EJWIV (x) = q (x) (1)
После четырёхкратного интегрирования дифференциального уравнения изгиба балки (1) общий интеграл этого уравнения представляется выражением:
, (2)

в котором величины А, В, С, D являются постоянными интегрирования, определяемые исходя из граничных условий по концам рассматриваемой балки.
2. Граничные условия для параметров изгиба балки на её левом конце при значении х = 0 имеют вид:
W(0) = 0 (3)
WII (0) = 0 (4)
На правом конце балки при значении х = L граничные условия для параметров изгиба имеют вид:
W(L) = 0 (5)
 (6)
3. В связи с тем, что в конкретном рассматриваемом примере на заданную однопролётную балку действует равномерно распределённая внешняя нагрузка интенсивностью q(x)= q0 = const, дифференциальное уравнение (1) изгиба призматической балки будет иметь вид:
EJWIV (x) = q 0 , (7)
а выражение (2) для общего интеграла дифференциального уравнения (7) будет:
 ( 8)
Для подчинения общего интеграла (8) дифференциального уравнения (7) граничным условиям (3), (4), (5). (6) необходимо предварительно получить выражения для первой и второй производных от общего интеграла (8), которые будут иметь соответственно вид:
 (9)
 (10)
Если подчинить выражение общего интеграла (8) граничному условию (3), то в результате получим, что
W(0) = D,
откуда следует, что величина D будет равна: D = 0 (11)
Если воспользоваться граничным условием (4), то подставляя в выражение (10) значение х = 0, в результате получим, что WII(0)=В, откуда следует, что величина В будет равна: В = 0 (12)
Подчиняя выражение общего интеграла (8) граничному условию (5), получим, что
 (13)
Воспользовавшись выражениями (9) и (10), из граничного условия (6) получим следующую зависимость:
 (14)
или ,

откуда после преобразований и приведения подобных членов, получается выражение вида
 (15)
Выражения (14) и (15) в окончательном виде преобразуются к уравнениям относительно двух неизвестных величин А и С, которые образуют систему двух алгебраических уравнений:
 (16)
Для решения системы уравнений (16) можно воспользоваться методом миноров.
 (17)
значения неизвестных величин А и С будут определяться следующими формулами:
; (18)
, (19)
где: Δ0 – определитель системы уравнений (17), составляемый из коэффициентов при неизвестных величинах А и С:
 
ΔА - определитель системы уравнений (17), составляемый из коэффициентов правой части С1 и С2 и коэффициентов при неизвестной величине С:

ΔС - определитель системы уравнений (17), составляемый из коэффициентов при неизвестной величине А и из коэффициентов правой части С1 и С2:

Учитывая вышеприведенные формулы, получим следующие выражения:
,
которые после несложных преобразований примут вид:


Тогда, учитывая выражения (18) и (19), значения величин А и С будут определяться формулами:
 (20)
 (21)
в которых введены обозначения:
 (22)
 (23)
4. Общий интеграл (8) дифференциального уравнения (7), являющийся выражением, описывающим характер изменения прогиба W(x) по длине рассматриваемой однопролётной статически неопределимой балки, после подстановки значений величин А и С, запишется:

5. Общий интеграл приведенный к виду с безразмерными значениями переменного аргумента:
 (24)
6. Значения изгибающих моментов M(x) , действующих на балку в любом сечении по её длине, определяются второй производной по прогибу балки, которая учитывая полученную формулу (24) преобразуется к виду:
 
или к выражению, содержащему «безразмерную» переменную величину, равную отношению «х/L»:
 (25)
На основании формулы (25) может быть построена эпюра значений изгибающих моментов M(x).
Для определения экстремального значения изгибающего момента в пролёте балки Mпр необходимо в первую очередь определить значение координаты (xпр) расположения этого изгибающего момента Mпр. Для определения значения координаты (xпр) необходимо получить выражение для первой производной от выражения (25):
 (26)
Тогда значение координаты (xпр), где изгибающий момент будет иметь экстремальное значение Mпр, определится из условия:
или, учитывая выражение (26), из следующего уравнения:
,
Откуда (xпр)  (27)
Тогда экстремальное значение Mпр будет равно:
 (28)
Наибольшее значение изгибающий момент M(x), исходя из характера его распределения по длине балки, может иметь или в районе упругой заделки при х = L (значение Mоп) или при x = xпр (значение Mпр).
Значение Mоп определим из выражения (25), подставляя в последнее значение координаты х = L:
 (29)
7. Коэффициент опорной пары æ определяется отношением значения изгибающего момента, действующего в районе упругой заделки Mоп, к значению изгибающего момента в этом районе при условии абсолютно жёсткого защемления Mжз:
æ  (30)
Значение изгибающего момента Mжз в районе упругой заделки в предположении его абсолютно жёсткого защемления определится из формулы (29), если в последней предположить, что коэффициент податливости заделки or равен нулю:
 , (31)
тогда на основании формул (29), (30), (31) получим выражение, определяющее значение коэффициента опорной пары æ упруго защемлённого конца рассматриваемой статически неопределимой однопролётной балки:
æ  (32)
Из формулы (32) может быть установлена зависимость коэффициента податливости упругой заделки or через значения коэффициента опорной пары æ:
 (33)
Использование формулы (33) позволяет выразить значения коэффициентов АI и СI при постоянных интегрирования А и С, определяемых формулами (22) и (23), выражениями, содержащими только значения коэффициентов опорной пары æ:
 (34)
 (35)
Тогда экстремальное значения изгибающего момента в пролёте балки Mпр и значения опорного изгибающего момента в районе упругого защемления Mоп будут определяться соответственно следующими выражениями через значения коэффициентов опорной пары æ:
 (36)
 (37)
А значение координаты (xпр) расположения экстремального значения изгибающего момента в пролёте балки Mпр в соответствии с формулой (27) определится выражением:
 (38)
8. Значения перерезывающих сил N (x), действующих на балку в любом сечении по её длине, определяются известной зависимостью Журавского:
 ,
которая, учитывая формулу (25), для рассматриваемой однопролётной статически неопределимой балки преобразуется к виду:
 (39)
Из формулы (39) следует, что перерезывающие силы распределяются по длине балки по линейному закону, то есть по прямой линии, поэтому для построения эпюры перерезывающих сил достаточно определить значения перерезывающей силы в двух крайних точках, а именно в начале координат:
 (40)
и в районе упругой заделки (при x = L ):
 (41)
Откуда видно, что выполняется следующее очевидное соотношение


9. Расчет значений параметров изгиба однопролетной балки со свободно опертым и упруго защемленным концами.
В этом случае, исходя из формул (34) и (35)
 ;
 ,
а координата (xпр) расположения экстремального значения изгибающего момента в пролёте балки Mпр в соответствии с формулой (27) будет равна:

или в безразмерном относительном виде:
0.3825
Экстремальное значение изгибающего момента в пролёте балки Mпр и значение опорного изгибающего момента в районе упругого защемления Mоп в соответствии с формулами (25) и (29) будут равны:
Mпр =M(302,175)  -3040614,03 кг*с*см
 2441947,28 кг*с*см
Определим значение перерезывающей силы в начале координат (на левой опоре) на основании формулы (40):
N(0) = - 10062,43 H.
На основании формулы (41) определим значение перерезывающей силы в районе упругого защемления балки (на правой опоре):
N(L) = 16244,57 H.
Отметим, что перерезывающая сила N в районе действия экстремального значения изгибающего момента Mпр в пролёте балки имеет нулевое значение:
,00 Н.
Приведенные в таблице 1 числовые значения позволяют построить эпюры, показывающие характер распределения по длине рассматриваемой однопролётной статически неопределимой балки таких параметров, как прогиб балки w(х) и действующие на балку изгибающие моменты М(х) и перерезывающие силы N(x).
L
wx)
M(x)
N(x)
0
0
0
-5680
0,05
0,4842
-207206
-4807,39
0,1
0,9418
-379930
-3934
0,15
1,3503
-518172
-3062
 0,2
1,6917
-621933
-2189
0,25
1,9525
-691213
-1316
0,3
2,1238
-726011
-443
0,35
2,2009
-726327
430
0,4
2,1840
-692162
1303
0,45
2,0775
-623515
2176
0,5
1,8904
-520387
3049
0,55
1,6362
-382777
3922
0,6
1,3328
-210686
4795
0,65
1,0028
-4114
5668
0,7
0,6730
236941
6541
0,75
0,3750
512476
7414
0,8
0,1448
822494
8286
0,85
0,0228
1166992
9159
0,9
0,0539
1545973
10032
0,95
0,2876
1959435
10905
1
0,7779
2407378
11778

1. Реферат Отто фон Бисмарк и его роль в образовании Германской империи
2. Реферат на тему Snow Falling On Cedars Hatsue And Ishmael
3. Курсовая Организация движения поездов на отделении дороги
4. Диплом на тему Система управления регионом на примере Ростовской области
5. Реферат Источники гражданского права 11
6. Курсовая Технико-экономическое обоснование решения по созданию нового предприятия
7. Реферат на тему English Literature In 16th Essay Research Paper
8. Сочинение на тему Лермонтов м. ю. - Мятежный дух лирики лермонтова
9. Реферат Лизинг и его роль в международном бизнесе
10. Реферат Малий бізнес 4