A. Zaborski, Zwi zki ró niczkowe sił przekrojowych Zwi zki ró niczkowe pomi dzy siłami przekrojowymi dla łuku płaskiego
Rozpatrzmy równowag elementu o długo ci ds pr ta o osi krzywej płaskiej, obci onego obci eniem ci głym q - normalnym do osi, oraz p - stycznym do osi. Zarówno obci enie jak i siły przekrojowe zaznaczamy zgodnie z przyj t konwencj znakowania.
q(s+β∆s)∆s
p(s+ ∆s)∆s
Q(s)
A
Q(s+∆s)
M(s)
M(s+∆s)
N(s)
N(s+∆s)
ρ
∆ϕ
Obci enia mo emy zast pi wypadkowymi, które zgodnie z tw. Lagrange’a oraz po zaniedbaniu małych wy szego rz du przedstawia rysunek obok. Wyci ty element powinien znajdowa si w równowadze.
Obliczaj c sum rzutów sił na pionow o symetrii, mamy: dQ( s + α Q∆ s)
∆ϕ
dN ( s + α N∆ s)
∆ϕ
− q( s + β ∆ s)∆ s −
∆ s cos
− 2 N( s) +
∆ s sin
= ,
0
ds
2
ds
2
dla sumy rzutów sił na o poziom : dQ( s + α Q∆ s)
∆ϕ dN( s +α N∆ s)
∆ϕ
p( s + γ ∆ s)∆ s − 2 Q( s) +
∆ s sin
+
∆ s cos
= ,
0
ds
2
ds
2
a dla sumy momentów wzgl dem punktu A: dM ( s + α M ∆ s) dQ( s + α Q∆ s)
∆ϕ
ρ
−
∆ s + 2 Q( s) +
∆ s ρ tan
− p( s + γ ∆ s)∆ s
− ρ = 0
ds
ds
2
cos ∆ϕ2
Dziel c równania przez ∆ s i uwzgl dniaj c, e dla małego k ta ∆ϕ jest:
∆ϕ
∆ϕ
ϕ
∆
∆ϕ
ϕ
∆ ∆ϕ
∆ s
cos
→ s,
1 in
→
,tan
→
,
→
,
2
2
2
2
2
2
2ρ
oraz e dla ∆ s → 0
f ( s + α ∆ s) → f ( s) , otrzymamy ostatecznie: dM ( s) = Q( s) ds
dQ( s) N( s)
+
= − q( s) ds
ρ
dN ( s) Q( s)
−
= − p( s) ds
ρ
Pochodna momentu zginaj cego po współrz dnej łukowej jest równa sile poprzecznej (z dokładno ci do znaku: zale nie od przyj tej konwencji znakowania). W przekroju zerowania si siły poprzecznej moment zginaj cy osi ga warto ekstremaln .
Uwaga: Znaki w wyprowadzonych równaniach zale od przyj tej konwencji znakowania obci e i sił przekrojowych.