Дифференциальное уравнение упругой линии балки.При изгибе ось балки искривляется, а поперечные сечения перемещаются поступательно и поворачиваются вокруг нейтральных осей, оставаясь при этом перпендикулярными к изогнутой продольной оси (рис.6.23). Деформированная ось балки называется упругой линией, а поступательные перемещения сечений, равные перемещениям у(z) их центров тяжести сечений – прогибами балки. Прогибы у(z) и углы поворота сечений θ(z) связаны между собой. Из рис.6.22 видно, что угол поворота сечения θ равен углу φ наклона касательной к упругой линии, так как это углы с взаимно перпендикулярными сторонами. Согласно геометрическому смыслу первой производной у' =tgφ. Таким образом, tg θ = tgφ = у'. В пределах упругих деформаций прогибы балок малы, а углы поворота не превышают 0,1рад, поэтому можно принять θ= у'. Форма упругой линии балки определяется выражения кривизны (α),полученной при выводе формулы нормальных напряжений.
дифференциальное уравнение упругой линии балки . (6.14) Выбор знака в правой части этого уравнения определяется направлением оси У, так как от этого направления зависит знак второй производной
При ЕIх=const, М=М(z) = , . Постоянные интегрирования C и D определяются из граничных условий.
EI . Полученное уравнение прогибов представляет квадратичную параболу, но по выра-жению = = const балка должна изогнуться по дуге окружности. В полученных результатах наглядно проявляется приближенный характер уравнения . Однако, в пределах длины балки ℓ указанные дуги параболы и окружности практически совпадают. Если балка имеет несколько участков с различными аналитическими выражениями из-гибающих моментов, то дифференциальные уравнения упругой линии также будут различны. Интегрирование таких уравнений для n участков приводит к 2 n постоянных интегрирования. Для их определения к граничным условиям на опорах добавляются условия равенства проги-бов и углов поворота сечений на стыке смежных участков. Рассмотрим это на примере балки с двумя участками (рис.6.24). I участок: 0 : EIx = z,
Рис.6.24 I I участок: α EIx = z – F(z-α), EIx = , EIx = . Здесь интегрирование идет без раскрытия скобок, т.е., переменной интегрирования является (z – α) а не z, что скажется только на величинах СI I , DI I Граничные условия: ; , =0,
, .
|