plik


ÿþSiBy wewntrzne - zwizki ró|niczkowe Wezmy dowolny fragment belki obci|ony wzdBu| osi obci|eniem n(x) oraz poprzecznie obci|eniem q(x). Na powy|szym rysunku zwroty obci|eD s zgodne z dodatnimi zwrotami osi ukBadu wspóBrzdnych, w zadaniach tak skierowane obci|enia bdziemy traktowa jako dodatnie. Ze wzgldu na to, |e w mechanice budowli wikszo[ obci|eD pionowych pochodzi od siB grawitacyjnych, przyjmuje si zwrot osi y w dóB. Wytnijmy z takiego fragmentu element o dBugo[ci dx, wpByw odcitych fragmentów zastpujc siBami wewntrznymi skierowanymi zgodnie z konwencj znaków siB wewntrznych (na rysunku przedstawiono dodatnie zwroty). Mo|na przyj, |e na dBugo[ci tego elementu obci|enia zewntrzne maj warto[ staB. SiBy wewntrzne, podobnie jak obci|enie, s w tym przypadku funkcjami wspóBrzdnej x. Liniami przerywanymi zostaBy oznaczone wektory wypadkowych obci|enia n(x) oraz q(x). Zapiszmy równania równowagi tego elementu: P =-N žà xŸàƒàn žà xŸà dxƒà N žà xƒàdxŸà=0 " x P =-T žàxŸàƒàq žàxŸà dxƒàT žà xƒàdxŸà=0 " y dx { M =M žà xŸàƒàT žà xŸàdx-q žà xŸàdx -M žàxƒàdxŸà=0 " 0 2 Zauwa|my, |e w ostatnim równaniu wystpuje skBadnik qžà xŸà dx q žà xŸà dx = žàdxŸà2 2 2 który mo|emy pomin ze wzgldu na wyra|enie dx podniesione do kwadratu (potocznym jzykiem: pomno|enie dx przez dx jest równowa|ne z wziciem bardzo maBej cz[ci bardzo maBej liczby, czyli pomijalnej bez nara|enia si na bBdy). PrzeksztaBcenie równaD równowagi: n žà x Ÿàdx= N žà xŸà-N žà xƒàdx Ÿà q žà x Ÿàdx=T žà xŸà-T žà xƒàdxŸà { T žà x Ÿà dx=M žà x ƒàdx Ÿà-M žà x Ÿà N žàxƒàdxŸà- N žà xŸà n žà xŸà=- dx T žà xƒàdxŸà-T žà xŸà q žà xŸà=- dx M žà xƒàdxŸà-M žà xŸà { T žà xŸà= dx Porównajmy równania z ostatniego ukBadu ze wzorem na pochodn funkcji y(x). yžà xƒà­à xŸà- y žà xŸà y' žàxŸà= lim ­à x ­à xŒà 0 Otrzymujemy std: n žà xŸà=-N ' žà xŸà q žà xŸà=-T ' žà xŸà { T žà x Ÿà=M ' žà xŸà Powy|sze wzory pokazuj bezpo[redni zwizek midzy dowolnym obci|eniem a siBami wewntrznymi. ScaBkowanie równaD daje zwizki najcz[ciej u|ywane przy szukaniu siB wewntrznych: N žà xŸà=- n žàxŸàdx +" T žà xŸà=- q žàx Ÿàdx +" { M žà x Ÿà= T žà xŸà dx +" Je[li na samym pocztku przyjliby[my przeciwny zwrot osi x (zwroty obci|enia pozostaBy niezmienione): otrzymaliby[my nastpujce zwizki: N žà xŸà= nžà xŸàdx +" T žà xŸà= qžà xŸà dx +" { M žà x Ÿà=- T žà x Ÿàdx +" Wynika std, |e je[li wyrazimy obci|enie dziaBajce na belk w postaci funkcji ró|niczkowalnych (przynajmniej przedziaBami), to wystarczy te funkcje scaBkowa |eby otrzyma warto[ci siB wewntrznych w dowolnym punkcie. CaBki w ostatnim ukBadzie równaD s caBkami nieoznaczonymi, std w rozwizaniach pojawi si staBe, które wyznaczy nale|y z warunków brzegowych. Najcz[ciej w tym celu szuka si warto[ci siB wewntrznych na pocztku lub koDcu belki, a w przypadku ró|nych wzorów funkcji obci|enia na ró|nych fragmentach belki  porównuje si warto[ci siB wewntrznych w miejscu  styku przedziaBów. W ogólnym przypadku mo|e si zdarzy, |e koniec belki mo|e by obci|ony skupionymi siBami normalnymi i tncymi oraz skupionym momentem zginajcym. W Batwy sposób mo|na wykaza, |e niezale|nie od warto[ci i rozkBadu obci|enia q(x) oraz n(x), je|eli belka pozostaje w równowadze, warto[ci siB wewntrznych na pocztku i koDcu belki s nastpujce: N žà0Ÿà=u1 N žà LŸà=u2 T žà0Ÿà=v1 T žà LŸà=v2 M žà0Ÿà=m1 M žà LŸà=m2 Nale|y pamita o tym, |e na powy|szym rysunku (jak równie| na poprzednich) przedstawione s dodatnie zwroty siB. Bezpo[rednie u|ycie zwizków ró|niczkowych rzadko daje rezultaty szybsze ni| tradycyjne podej[cie. Jednak trzeba wiedzie o tym, |e zwizki ró|niczkowe poBczone z tradycyjnym podej[ciem daj mo|liwo[ sprawdzenia, a nawet stworzenia przy obliczeniach zredukowanych do minimum, wykresów siB wewntrznych. Poni|sze tabele pokazuj, jak wygldaj siBy wewntrzne w zale|no[ci od obci|enia zewntrznego. Zwizki te daj si Batwo pokaza, dlatego zostaB do nich dodany tylko niezbdny komentarz bez podania wyprowadzeD. Gdy na belk nie dziaBa |adne n(x) = 0 obci|enie wzdBu| osi, wykres siB normalnych ma staB warto[ (dodatni, ujemn, w szczególno[ci równ 0). W danym punkcie przyBo|ona jest n(x ) = P 0 osiowa siBa skupiona. Powoduje ona skok na wykresie siB normalnych w dóB lub w gór zale|nie od zwrotu (odpowiednio w prawo lub w lewo). Na odcinku dBugo[ci L dziaBa n(x)=n=const obci|enie staBe n. Jego wypadkowa ma warto[ nL. Wykres siB normalnych jest na tym odcinku lini prost, caBkowity skok wykresu jest równy wypadkowej obci|enia. Nie ma obci|enia poprzecznego. q(x)=0 SiBy tnce maj staB warto[ (równ zero, dodatni, ujemn). Momenty s odpowiednio funkcj staB rosnc, malejc. Uwagi: 1. warto[ siBy tncej decyduje tylko o charakterze wykresu momentów, a nie o warto[ciach. 2. na wykresie momentów warto[ci odkBada si przeciwnie do konwencji:  + na dole,  - na górze. Wynika std, |e wykres jest zawsze po stronie rozciganej. W danym punkcie przyBo|ona siBa q(x )=P 0 skupiona prostopadBa do osi. Na wykresie siB tncych pojawia si skok o warto[ dziaBajcej siBy. W tym przypadku na lewo i prawo od siBy nie ma rzadnych obci|eD, wic siBy tnce s staBe. Idc dalej, momenty s prostymi rosncymi lub malejcymi zale|nie od znaku siBy tncej. Niezale|nie od znaku siBy tncej na wykresie momentów zawsze pojawia si ostre zaBamanie,  zgodne z dziaBaniem siBy skupionej. Obci|enie staBe rozBo|one na q(x)=q=const dBugo[ci L. Wykres siB tncych zmienia si liniowo, caBkowita zmiana ma warto[ wypadkowej obci|enia. Wykres momentów ma ksztaBt paraboli 2. stopnia, wybrzuszonej  zgodnie z dziaBaniem obci|enia . W miejscu, gdzie zeruj si siBy tnce, momenty maj swoje maksimum (minimum). Na granicy belki bez obci|enia i z obci|eniem staBym wykres momentów stycznie przechodzi z linii prostej w parabol. Parabola jest wybrzuszona tak, jakby  poddawaBa si dziaBaniu obci|enia. Moment skupiony przyBo|ony w q(x)=0, moment skupiony danym punkcie. Takie obci|enie nie wpBywa na ksztaBt wykresu siB tncych. Jest to jedyna sytuacja, w której na wykresie momentów zginajcych pojawia si skok o warto[ momentu skupionego. Uwaga: powy|sza tabela nie wyczerpuje wszystkich mo|liwo[ci obci|enia i wszystkich wariantów wykresów siB wewntrznych. Pokazany jest jedynie charakter wykresy zale|nie od obci|enia. Podsumowanie: SiBy normalne: - wykres staBy przy braku obci|enia osiowego - skoki wykresu tylko przy obci|eniu skupionym - przy staBym obci|eniu cigBym wykres liniowy SiBy tnce: - wykres staBy przy braku obci|enia poprzecznego - skoki wykresu tylko przy obci|eniu skupionym - przy staBym obci|eniu cigBym wykres liniowy Momenty zginajce: - wykres staBy przy zerowych siBach tncych - wykres liniowy przy staBej sile tncej - wykres paraboliczny przy liniowo zmiennej sile tncej - ekstrema przy zerowych siBach tncych - zaBamania tylko w miejscach przyBo|enia siB skupionych (w innych miejscach  styczne przej[cie) - skoki tylko przy momentach skupionych - wykres momentów  poddaje si dziaBajcemu obci|eniu

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Związki różniczkowe pomiędzy siłami przekrojowymi dla łuku płaskiego
GG o miłości Różnice w związku łączą czy dzielą
Klucz Odpowiedzi Chemia Nowej Ery III Węgiel i jego związki z wodorem
ZwiÄ…zkowy gen konfliktu J Gardawski
Związki w trójkącie i bryły
zwiÄ…zki inicjujÄ…ce
Identyfikacja zwiazkow organicznych
roznice
ZwiÄ…zki azotowe
pochodna kierunkowa czastkowa rozniczka
Astma wywołana przez związki chemiczne o małej masie cząsteczkowej część I
zwiazki polifenolowe w owocach iw arzywach
Hydroliza zwiazkow wielkoczasteczkowych 1
35 Różnica miedzy synapsami aktywującymi i hamującymi

więcej podobnych podstron