Сделай Сам Свою Работу на 5

ПРАВИЛО (СПОСОБ, МЕТОД) ВЕРЕЩАГИНА

Недостатком метода Мора является необходимость получать значения внутренних силовых факторов, входящих в подинтегральные выражения формул (2.18) и (2.19), в общем виде, как функций от z, что становится достаточно трудоемким уже при двух – трех участках разбиения в балках и особенно – в рамах.Оказывается, что от этого недостатка можно уйти, если непосредственное интегрирование в формулах Мора заменить так называемым перемножением эпюр. Такая замена возможна в тех случаях, когда хотя бы одна из перемножаемых эпюр является прямолинейной. Этому условию соответствуют все системы, состоящие из прямолинейных стержней. Действительно, в таких системах эпюра, построенная от обобщенной единичной силы, всегда будет прямолинейной.Способ вычисления интеграла Мора путем замены непосредственного интегрирования перемножением соответствующих эпюр называется способом (или правилом) Верещагина и заключается в следующем: чтобы перемножить две эпюры, из которых хотя бы одна является прямолинейной, нужно площадь одной эпюры (если есть криволинейная эпюра, то обязательно ее площадь) умножить на ординату другой эпюры, расположенную под центром тяжести первой.
Докажем справедливость этого правила. Рассмотрим две эпюры (рис.28). Пусть одна из них (Mn) является грузовой и имеет криволинейное очертание, а вторая соответствует единичной нагрузке и является линейной.Из рис.28 следует, что Подставим значения в выражение

где - дифференциал площади эпюры Mn.
Рис. 28


Интеграл представляет собой статический момент площади относительно оси О – О1, при этом:

где zc – абсцисса центра тяжести площади , тогда:

Учитывая, что получим:
(2.20)
Выражение (2.20) определяет результат перемножения двух эпюр, а не перемещения. Чтобы получить перемещение, этот результат нужно разделить на жесткость, соответствующую внутренним силовым факторам, стоящим под знаком интеграла.

 

23. Статически неопределимой называют такую систему, ко­торая не может быть рассчитана по методу сечений с использова­нием лишь одних условий равновесия, так как она обладает лиш­ними связями. В качестве лишних следует принимать те связи, которые необходимо отбросить из состава заданной, чтобы превра­тить ее в статически определимую и геометрически неизменяемую систему.

Главной особенностью статически неопределимых систем является наличие лишних связей в их структуре. Лишние связи сооружений можно удалять, не нарушая их геометрической неизменяемости. Например, удалением опорных вертикальных связей Ви С неразрезная балка преобразуется в консольный стержень, введением цилиндрических шарниров K и L – в статически определимую двухпролётную составную балку (рис. 6.1,а). Удалив из статически неопределимой фермы стержень 14 или 34, получим два варианта статически определимой шарнирно-стержневой системы с простой структурой (рис. 6.1,б). Статически неопределимая двухшарнирная рама после удаления горизонтальной связи опоры В превращается в ломаный стержень, прикреплённый к диску "земля" шарниром А и вертикальной связью, ось которой не проходит через шарнир А. Введением цилиндрического шарнира С эта же рама преобразуется в статически определимую трёхшарнирную раму (рис. 6.1,в).

Рис.6.1

 

Особенностью всех лишних связей, удалённых из статически неопределимых систем, показанных слева на рис. 6.1, является то, что реакции в них от внешних воздействий с помощью уравнений статики определить нельзя. Эти связи называются условно необходимыми. Вместе с тем, в составе рассмотренных сооружений имеются связи, усилия в которых определяются из условий равновесия: горизонтальная связь опоры А неразрывной балки (рис. 6.1,а), стержни А2,23, А1, А3 фермы (рис. 6.1,б), вертикальные связи пятовых шарниров А и В рамы (рис. 6.1,в). Такие связи называются абсолютно необходимыми. Их удаление превращает заданное сооружение в геометрически изменяющую или мгновенно изменяемую систему.

Следует различать внешне статически неопределимые и внутренне статически неопределимые системы.

Внешне статически неопределимой называют такую систему, которая имеет только лишние внешние связи, т.е. лишние опорные за­крепления. Примером внешне статически неопределимой плоской системы является трехпролетная рама (рис.6.2).

Рис.6.2

 

Степень статической неопределимости системы С легко установить путем вычита­ния из общего числа опорных стержней m число стержней, необходимых для сохране­ния геометрически неизменяемого при­крепления системы (одно - для одномерных; три - для плоских и шесть - для пространственных систем).

Для плоской рамы, изображенной на рис.6.2, учитывая, что защемление эквивалентно трем опорным стержням, получаем:

m = 3 + 2×2 +1 = 8; C = m - 3 = 8-3 = 5,

т.е. данная система 5 раз статически неопределима.

Внутренне статически неопределимой называют сис­тему, обладающую лишними связями, введенными для взаимного соединения частей системы.

 

 

24. Статически неопределимые системы обладают рядом характерных особенностей:

1. Статически неопределимыеконструкции являются более жесткими, чем соответствующиестатически определимые, так как имеют дополнительные связи.
2. В статически неопределимыхсистемах возникают меньшие внутренние усилия, что определяет их экономичность по сравнению со статически определимымисистемами при одинаковых внешних нагрузках.
3. Нарушение лишних связей в статически неопределимойсистеме не всегда приводит к разрушению, в то время как потеря связи в статически определимой системе делает ее геометрически изменяемой.
4. Для расчета статически неопределимых систем необходимо предварительно задаваться геометрическими характеристиками поперечных сечений элементов, т.е. фактически их формой и размерами, так как их изменение приводит к изменению усилий в связях и новому распределению усилий во всех элементах системы.
5. При расчете статически неопределимых систем необходимо заранее выбрать материал конструкции, так как необходимо знать его модули упругости.
6. В статически неопределимых системах температурное воздействие, осадка опор, неточности изготовления и монтажа вызывают появление дополнительных усилий.
Основными методами расчетастатически неопределимых систем являются:

1.Метод сил.Здесь в качестве неизвестных рассматриваются усилия – силы и моменты.
2.Метод перемещений. Неизвестными являются деформационные факторы – углы поворотов и линейные смещения.
3.Смешанный метод. Здесь часть неизвестных представляет собой усилия, а другая часть – перемещения.
4. Комбинированный метод. Используется при расчете симметричных систем на несимметричные нагрузки. Оказывается, что на симметричную составляющую заданной нагрузки систему целесообразно рассчитывать методом перемещений, а на обратносимметричную составляющую – методом сил.
Помимо указанных аналитичеких методов при расчете особо сложных систем используются различные численные методы.

 

Сущность метода сил

Существует несколько методов расчета статически неопределимых систем, но все они базируются на двух основных методах расчета: методе сил и методе перемещений. Метод сил является наиболее универсальным, применяемым в настоящее время. Для определения усилий в статически неопределимых системах необходимо дополнительно к уравнениям статики составлять уравнения совместности деформаций, т. е. уравнения, выражающие связь между деформациями отдельных элементов системы. При этом число дополнительных уравнений должно всегда быть равно числу лишних связей системы, или, что то же, степени ее статической неопределимости.

При расчете статически неопределимых систем методом сил основными неизвестными в уравнениях совместности деформаций являются силы (внешние или внутренние), а известными — перемещения в направлении .этих сил, что и обусловило само название данного метода расчета.

Решение статически неопределимых систем по методу сил производится в строго определенном порядке:

- выявляются лишние связи и устанавливается степень статической неопределимости системы;

- выбирается для расчета основная, система;

- основная система загружается заданной внешней нагрузкой и реакциями или усилиями отброшенных лишних связей;

- составляются уравнения, выражающие условия эквивалентности основной системы, загруженной заданной внешней нагрузкой и неизвестными усилиями, приложенными вместо отброшенных связей, и заданной системы. Эти уравнения составляются по единому правилу и называются каноническими;

- определяются коэффициенты при неизвестных усилиях в канонических уравнениях;

- решается система канонических уравнений и после определения неизвестных усилий строятся эпюры внутренних сил.

 

 

27.Канонические уравнения метода сил, их физические свойства и особенности



©2015- 2017 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.