Пример 3. Для заданной консольной балки (рис. 11) построить эпюры QwM.
Рис. 11. Схема и эпюры внутренних усилий консольной балки, нагруженной распределенной нагрузкой.
Консоль имеет один силовой участок:
где qz- равнодействующая распределенной нагрузки на участке длиной z. График уравнения (13.20) представляет собой наклонную прямую. Для построения эпюры Сдадим граничные значения переменной z: при z = 0; Qz = 0; при z = l; Qz = ql. По полученным значениям строим эпюру Q (см. рис. 11).
где z/2 - плечо равнодействующей qz относительно рассматриваемого сечения.
График уравнения (13.21) представляет собой квадратную параболу (z во второй степени). Учитывая, что эпюра М криволинейна, для ее построения вычисляем ординаты в трех сечениях: при z = 0; Mz = 0; при z = /; Mz = - ql /2; при z = / /2; Mz = = - ql1!8.
По полученным значениям строим эпюру М (см. рис. 11).
Пример 4.Построить эпюры Q и М для балки с равномерно распределенной по всему пролету нагрузкой интенсивностью q (рис. 12).
Рис. 12. Схема и эпюры внутренних усилий балки на опорах, нагруженной распределенной нагрузкой
Определим опорные реакции. Они направлены вертикально вверх и в силу симметрии нагружения равны между собой:
где ql - равнодействующая распределенной нагрузки.
Построим эпюры Q и М. Балка имеет один силовой участок. Следовательно, необходимо провести одно произвольное сечение, оставить к рассмотрению левую или правую часть балки (в нашем случае - левую) и для этого сечения записать аналитические выражения для Qz и М2.
График уравнения (13.24) представляет собой наклонную прямую. При z = 0; Qz = RA = ql / 2; при z = /;
По полученным значениям построим эпюру Q (см. рис. 12).
График уравнения (13.25) представляет собой квадратную параболу, для построения которой дадим пять значений переменной z:
при z = 0; Mz = 0;
при z = 1/4; Mz = 3ql2 /32;
при z = 1/2; Mz =ql2/16;
при z = 3/4/; /32 ;
при Mz = 0.
По полученным значениям строим эпюру М (см. рис. 12). Из приведенного примера следует, что в сечении, где поперечная сила обращается в нуль (в данном случае - посередине пролета), изгибающий момент достигает экстремального значения.
Для схем балок 1 и 2 требуется :
1) Вычертить расчётные схемы, указав числовые значения размеров и нагрузок;
2) Вычислить опорные реакции (схема 2) и проверить их;
3) Составить аналитические выражения изменения изгибающего момента Mx и поперечной силы Qy на всех участков балок;
4) Построить эпюры изгибающих моментов Mx и поперечных сил Qy, указав значения ординат во всех характерных сечениях участков балок ;
5) Руководствуясь эпюрами изгибающих моментов, вычертить приблизительный вид изогнутых осей балок ;
6) Определить положения опасных сечений и из условия прочности подобрать поперечные размеры балок :
a) для схемы 1 – круг диаметром d при допускаемом напряжении [σ]=280 МПа (сталь);
б) для схемы 2 – двутавровое (ГОСТ 8239-72) при допускаемом напряжении [σ]=200 МПа (сталь).