Балка находится в горизонтальном положении параллельно поверхности земли и жестко защемлена на левом конце, правый конец балки свободен от нагрузок. Найти выражения для изгибающего момента M, перерезывающей силы Q, прогиба балки w и максимального прогиба балки wmax. Построить эпюры для M, Q, w. Найти величины Mmax, Qmax, wmax и места их возникновения. При решении задачи учитывать вес балки и действие силы тяжести.
Решение
Балка однородная, следовательно, сила ее тяжести можно представить в качестве равномерно распределенной нагрузки, действующей по всей длине балки (рис. 2, а).
Определим силу тяжести балки и интенсивность распределения q.
G=mg=ρVg=ρbhlg,
где m- масса балки, V- ее объем.
G=ρbhlg=8000∙0,0025∙0,1∙5∙10=100 Н.
G=100 Н.
Интенсивность равномерно распределенной нагрузки
q=Gl=1005=20 Нм.
Определим реакции заделки, заменяя равномерно распределенную нагрузку силой тяжести балки, приложенной в его геометрическом центре (в центре масс) (рис. 2, б).
Составим уравнения равновесия и определим реакции связи.
Fix=0;
XA=0.
Fiy=0;
RA-G=0.
mA=0;
MA-Gl2=0.
-3810-34290Рисунок 2.
а)
б)
B
l=5 м
RA
A
MA
q
h
b
y
x
x
100
-250
Эпюр Q, Н
Эпюр M, Нм
Эпюр w, Нм3EI
-1562,5
в)
г)
д)
G
0
1
00Рисунок 2.
а)
б)
B
l=5 м
RA
A
MA
q
h
b
y
x
x
100
-250
Эпюр Q, Н
Эпюр M, Нм
Эпюр w, Нм3EI
-1562,5
в)
г)
д)
G
0
1
Решим эти уравнения.
XA=0;
RA=G=10 кГ=100Н.
MA=Gl2=100 Н∙52 м=250 Нм.
Рассчитаем и построим эпюры Q и M.
Проведем сечение 1, на расстоянии x (0≤x≤5 м) от правого конца балки
. Выбрасываем левую часть и рассмотрим равновесие оставленной части.
Учитывая правила определения знаков внутренних поперечных сил и изгибающих моментов, получим:
Qy=qx=20x (Н).
Mx=-qx∙x2=-10x2 (Нм).
На концах балки
QyB=q∙0=0.
QyA=q∙l=100 Н.
Mx(B)=-10∙02=0.
MxA=-10∙52=-250 Нм.
По полученным результатам построим эпюры для Q и M (рис