Дано:
F = 1 кН; q = 2 кН/м; М = 3 кН·м; а = 3 м; b = 4 м; с = 5 м; [σ] = 160 МПа.
1. Построить эпюру поперечных сил и эпюру изгибающих моментов.
2. Из условия прочности определить номер швеллера.
Рис.5.1.7
Решение
Примечание. На схеме из метод. указаний не указано (не изображен) направление момента М, поэтому принимаем его самостоятельно (против часовой стрелки).
1. Освобождаем балку от связей (опор), заменяя их действие реакциями связей.
Для полученной плоской системы сил составляем уравнения равновесия в виде:
ΣМА = 0, RE·(a+b) + M - F·(a + b + c) - q·b·(a+b/2) = 0, (1)
ΣМЕ = 0, - RA·(a+b) + M + q·b2/2 - F·c = 0, (2). Из уравнения (1), находим:
RE = [- M + F·(a + b + c) + q·b·(a+b/2)]/(a+b) = [ - 3 + 1·(3 + 4 + 5) + 2·4·(3 + 4/2)]/(3+4)=
= 7,0 кН. Из уравнения (2), получаем:
RA= [M + q·b2/2 - F·c]/ (a+b) = [3 + 2·42/2 - 1·5]/(3 + 4) = 2,0 кН.
Проверка
. Должно выполняться условие равновесия: ΣFiy = 0,
ΣFiy = RA+ RE - F - q·b = 2,0 + 7,0 - 1,0 - 2·4 = 9,0 - 9,0 = 0, следовательно опорные реакции определены - правильно.
2. Разбиваем длину балки на три силовых участка: I, II и III, в каждом из которых проводим сечение и на основании метода сечений определяем внутренние силовые факторы: поперечную силу QY и изгибающий момент МZ.
Участок I (АС): 0 ≤ х1≤ а = 3 м.
Q(x1) = RA= 2,0 кН = сonst, следовательно QА = QС = 2,0 кН,
М(x1) = - М + RA·х1 - уравнение наклонной прямой.
М(0) = МA= - 3 + RA·0 = - 3,0 кН·м,
М(3) = МС = - 3 + 2·3 = 3,0 кН·м,
Участок II (СE): 0 ≤ х2 ≤ b = 4 м.
Q(x2) = RA- q·x2 - уравнение наклонной прямой.
Q(0) = QС = 2,0 - q·0 = 2,0 кН,
Q(4) = QлевЕ = 2,0 - 2·4 = - 6,0 кН, т.е