double arrow

Алгоритм решения задач статики

Рассмотрим пример решения задачи о равновесии тела под действием плоской системы сил.

Пример.

Определить реакции шарнирных опор А и В балки, находящейся под действием сосредоточенной силы F = 60 Н, равномерно распределенной нагрузки с интенсивностью q = 15 Н/м и пары сил с моментом М = 40 Н·м; расстояние a = 1 м.(рис.1.37).

Рис.1.37

Решение. Введем систему координат Oxy, совместив начало координат О с неподвижным шарниром А и направив ось Ox вдоль балки.

Для определения опорных реакций рассмотрим равновесие балки. К ней приложены активные силы: , пара сил с моментом М и равномерно распределенная нагрузка. Заменим распределенную нагрузку эквивалентной сосредоточенной , равной по модулю Q = 2 a = 30 Н и приложенной в средней точке нагруженного участка.

На балку наложены две связи: неподвижная шарнирная опора в точке А и подвижная шарнирная опора (каток) в точке В. Отбросим мысленно эти связи, заменив их соответствующими реакциями. Реакция A неизвестна по величине и направлению, поэтому разложим её на две неизвестные по величине составляющие X A, Y A, направленные по координатным осям. Опора в точке В не препятствует её перемещению вдоль наклонной плоскости и, следовательно, реакцию B следует направить перпендикулярно наклонной плоскости, то есть эта реакция известна по направлению, но неизвестна по величине.

Приведенные выше действия можно назвать составление эквивалентной силовой схемы (рис.1.38).

Таким образом, в задаче имеется три неизвестных скалярных величины: XA, YA, RB. Поскольку для произвольной плоской системы сил имеется три независимых уравнения равновесия, данная задача является статически определимой[7].

Рис.1.38

Составим уравнения равновесия для полученной эквивалентной силовой схемы.

Эти уравнения равновесия записываются в рассматриваемом примере следующим образом:

,

,

.

Напомним, что алгебраические моменты сил берутся со знаком плюс, если они направлены против хода часовой стрелки. При вычислении момента реакции B относительно точки А выделена её вертикальная составляющая, равная RB cos 30° и имеющая плечо 3 a, а горизонтальная составляющая имеет нулевой момент относительно точки А.

Из третьего уравнения (2) и (3) находим:

RB = (Q - 2F - M / a)/(3cos 30°) - 50.0 Н.

Подставив в первое и второе, получим:

ХA=((Q - 2F - M / a)/(3cos 30°))sin30° -25.0 Н,

YA = (2Q - F + M/a)/3 13.3 Н.

Полученные отрицательные значения RB и XA означают, что сила B и составляющая реакции X A противоположны показанным на рис.1.38 направлениям этих векторов.

Величина реакции RA = (XA2 + YA2) 28.3 Н.

На примере решения рассмотренной задачи сформулируем общие правила решения задач в виде алгоритма решения задач статики:

· Составить силовую схему, выполнив следующее:

- выбрать объект рассмотрения (рассматриваемую механическую систему), отбросив при этом все остальные тела Вселенной;

- заменить влияние отброшенных тел силами, приложенными к точкам рассматриваемой механической системы;

- заменить отброшенные связи их реакциями;

- заменить распределенные нагрузки эквивалентными сосредоточенными силами;

- заменить пары сил их моментами.

· Написать систему уравнений равновесия для составленной силовой схемы.

· Решая полученную систему уравнений, найти неизвестные силы или/и реакции.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Сформулируйте алгоритм решения задач статики.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: