Определение критической нагрузки методом перемещений
Для заданной рамы определить значение критической силы Ркр. Анализ выполнить сравнением критической силы для исходной схемы с одним неизвестным П=1 и схемы, построенной из исходной путем самостоятельного введения дополнительного перемещения П=2 к исходной схеме. Дополнительное перемещение можно получить путем замены шарнирного узла на жесткий или снятия горизонтальной опорной связи для ригелей.
Исходные данные: схема №22; lр=2 м; lс=3 м; EIрEIс=1;
P1=P; P2=2P; P3=P.
Решение
1. Выполняем кинематический анализ:
П=Пу+Пл=1+1=2,
т.е. система статически неопределима и геометрически неизменяема.
2. Строим основную систему метода перемещений, нумеруем стержни и указываем погонные жесткости:
i1=i2=i4=EI3=4i; i3=EI4=3i.
Определяем критический параметр для сжатых стержней и выражаем через ν критический параметр с наибольшим значением:
ν1=ν4=32PEI=ν; ν2=3PEI=12ν.
3
. Строим единичные эпюры метода перемещений, используя таблицы для изгибаемых и сжатоизгибаемых стержней.
4. Определяем члены системы канонического уравнения, подставляя соответствующие значения ik и νk:
r11=4i1φ2ν1+3i2φ1ν2+3i3=16iφ2ν+12iφ1ν2+9i;
r22=12i19η2ν1+3i29η1ν2+3i49η1ν4=16i3η2ν+4i3η1ν2+4i3η1ν;
r12=r21=-6i13φ4ν1+3i23φ1ν2=-8iφ4ν+4iφ1ν2;
и заполняем ими определитель системы:
16φ2ν+12φ10,707ν+9-8φ4ν+4φ10,707ν-8φ4ν+4φ10,707ν5,333η2ν+1,333η10,707ν+1,333η1ν=0
Раскрывая определитель, получим уравнение:
16φ2ν+12φ10,707ν+9∙5,333η2ν+1,333η10,707ν+1,333η1ν-
-4φ10,707ν-8φ4ν2=0.
Решаем уравнение путем последовательного приближения интерполяцией, используя для этого функции или табличные значения:
ν=2,3: 16∙0,8099+12∙0,80737+9∙5,333∙0,4675-1,333∙0,07896-
-1,333∙1,1861-4∙0,80737-8∙0,90832=9,229;
ν=2,4: 16∙0,7915+12∙0,7891+9∙5,333∙0,4198-1,333∙0,1743-
-1,333∙1,3896-4∙0,7891-8∙0,89982=-11,552;
ν=2,344: 16∙0,801892+12∙0,800062+9∙5,333∙0,446732-
-1,333∙0,116516-1,333∙1,274452-4∙0,800062-8∙0,9046042≈
≈0; νкр=2,344.
5