Дано:
F2 = 50 кН; M2 = 130 кН·м; b = 2 м; с = 2м; [σ] = 160 МПа.
1. Построить эпюры поперечных сил Q и изгибающих моментов М.
2. Подобрать двутавровое и круглое сечение балки.
3.Проверить прочность подобранного сечения.
Рис.6.1 - Схема балки
Ответ
1. Для балки принято сечение двутавра № 36;
2. Для балки принято круглое сечение d = 195 мм =19,5 см.
Решение
Определяем опорные реакции.
Заменяем связи реакциями: в подвижном шарнире В - RB , в неподвижном шарнире A - XA , YA. Для полученной плоской системы сил составляем три уравнения равновесия:
ΣFix = XA = 0, (1)
ΣMA = 0, F2·c - M2 + RB·2b = 0, (2)
ΣMВ = 0, F2·(c + 2b) - M2 - YA·2b = 0, (3). Из уравнения (2), находим:
RB = (- F2·c + M2 )/2b = (- 50·2 + 130)/2·2 = 7,5 кН. Из уравнения (3), имеем:
YA = [F2·(c + 2b) - M2]/2b = [50·(2+2·2) - 130]/2·2 = 42,5 кН.
Проверяем правильность определения опорных реакций.
Должно выполнять условие равновесия: ΣFiу = 0
ΣFiу = YA + RB - F2 = 42,5 + 7,5 - 50 = 50 - 50 = 0, следовательно опорные реакции определены - правильно.
Разбиваем длину балки на три силовых участка: I, II, и III, границами которых являются сечения где приложены заданные внешние нагрузки
. На каждом из участков составляем аналитические зависимости Q = Q(x) и М = М(х), по которым определяем характер изменения поперечной силы Q и изгибающего момента М, а также определяем величины этих внутренних факторов в характерных сечениях.
Участок I: (CA) 0 ≤ х1 ≤ c = 2 м.
Q(x1) = - F2 = - 50 кН = const, следовательно QС = QлевА = - 50 кН.
М(x1) = - F2·x1 - уравнение наклонной прямой.
М(0) = МС = - F2·0 = 0,
М(2,0) = МС = - 50·2 = - 100 кН·м.
Участок II: (ВЕ) 0 ≤ х2 ≤ b = 2 м.
Q(x2) = - RB = - 7,5 кН = const, следовательно QB = QE = -7,5 кН.
М(x2) = RB·x2 -- уравнение наклонной прямой.
М(0) = МВ = RB ·0 = 0,
М(2,0) = МправЕ = 7,5·2 = 15,0 кН·м.
Участок III: (ЕA) 0 ≤ х3 ≤ b = 2 м.
Q(x3) = - RB = - 7,5 кН = const, следовательно QE = QправA = -7,5 кН.
М(x3) = RB·(b + x3) - М2 - уравнение наклонной прямой.
М(0) = МлевЕ = 7,5·(2 + 0) - 130 = - 115 кН·м.
М(2,0) = МА = 7,5·(2 + 2) - 130 = - 100 кН·м