И величин главных центральных

МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ и величин главных центральных - student2.ru

Для центра тяжести сечения необходимо выполнить следующее:

1. Выбрать исходную систему координат и величин главных центральных - student2.ru (ось Х совпадает с осью симметрии сечения) – рис.3.

и величин главных центральных - student2.ru

Рис.3

2. Разбить поперечное сечение на элементарные части и вычислить площадь всего сечения – рис.3

и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru ,

и величин главных центральных - student2.ru

3. Вычислить статические моменты элементарных фигур и всего сечения относительно оси и величин главных центральных - student2.ru . Напомним, что этичес­кие моменты некоторой фигуры, относительно оси, вычисляются как произведение площади этой фигуры на расстояние от ее центра тяжести до оси, относительно которой вычисляется статичес­кий момент

и величин главных центральных - student2.ru ; и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru ; и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru .

При вычислении площади фигуры F и ее статического момента пренебрегаем членом., содержащим и величин главных центральных - student2.ru , по сравнению с членом, содержащим и величин главных центральных - student2.ru . Тогда

и величин главных центральных - student2.ru , и величин главных центральных - student2.ru

4. Вычислить координаты центра тяжести сечения по формуле

и величин главных центральных - student2.ru

5. Провести через центр тяжести ось ОY и получить сис­тему координат и величин главных центральных - student2.ru , в которой оси и величин главных центральных - student2.ru и и величин главных центральных - student2.ru является главными центральными осями инерции поперечного сечения.

6. Проверить правильность нахождения координат центра тя­жести сечения. Известно, что статический момент сечения отно­сительно его центральной оси равен нули. На этом положении основана проверка. Предположим, что ось и величин главных центральных - student2.ru не проходит через центр тяжести. Вычислим координату центра тяжести и величин главных центральных - student2.ru относительно этой оси. Будем считать, что положению центра тя­жести найдено с достаточной точностью, если и величин главных центральных - student2.ru . Используя прежнее разбиение фигуры на элементарные части, получи

и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru

Таким образом, положение центра тяжести определено правильно.

Напомним, что статический момент сечения и величин главных центральных - student2.ru по определению равен

и величин главных центральных - student2.ru , (1)

Где и величин главных центральных - student2.ru . Для вычисления и величин главных центральных - student2.ru можно непосредственно воспользоваться этим выражением. На рис.4 приведена эпюра и величин главных центральных - student2.ru . Используя при вычислении интеграла правило Верещагина перемножения эпюр (в данном случае одна эпюра - и величин главных центральных - student2.ru , другая – единая по контуру), получим

и величин главных центральных - student2.ru

Для вычисления величин моментов инерции и величин главных центральных - student2.ru и и величин главных центральных - student2.ru используем формулы /2/

и величин главных центральных - student2.ru , и величин главных центральных - student2.ru . (2)

С учетом равенства и величин главных центральных - student2.ru выражения для и величин главных центральных - student2.ru и и величин главных центральных - student2.ru примут вид

и величин главных центральных - student2.ru , и величин главных центральных - student2.ru . (3)

Эпюры и величин главных центральных - student2.ru и и величин главных центральных - student2.ru приведены соответственно на рис.4, 5. При вычислении интегралов (3) используется правило Верещагина /2/. Напомним, в чем оно состоит.

и величин главных центральных - student2.ru

Рис.4 Рис.5

Рассматривается интеграл вида и величин главных центральных - student2.ru . В подынтегральное выражение входит произведение функций и величин главных центральных - student2.ru и и величин главных центральных - student2.ru , являющихся ординатой эпюр и величин главных центральных - student2.ru . Для интеграла (1) и величин главных центральных - student2.ru ; и величин главных центральных - student2.ru . Для интегралов (3): и величин главных центральных - student2.ru , и величин главных центральных - student2.ru : для и величин главных центральных - student2.ru , и величин главных центральных - student2.ru . Тогда на основании правила Верещагина можно записать

и величин главных центральных - student2.ru , (4)

где и величин главных центральных - student2.ru - площадь фигуры ограниченной кривой и величин главных центральных - student2.ru , и величин главных центральных - student2.ru - ордината функций и величин главных центральных - student2.ru под центром первой фигуры (рис.6). Это правило можно применять только в том случае, если одна или обе эпюры ограничены прямыми. Если одна из эпюр ограничена кривой, то площадь вычисляется той фигуры, которая ограничена кривой. Ордината и величин главных центральных - student2.ru в этом случае берется обязательно с прямолинейной эпюры. Если обе эпюры ограничены прямыми, то площадь берется любой из них, а ордината и величин главных центральных - student2.ru - с другой.

Правило Верещагина удобно применять в том случае, когда площадь фигуры и положение ее центра тяжести определяется просто, например, для прямоугольника и треугольника (рис.7, 8), трапеции (рис.9, 10). В последнем случае фигура разбивается на треугольники.

Используя это правило для вычисления интегралов (3), получим

и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru

Рис.6 Рис.7

и величин главных центральных - student2.ru

Рис.8

и величин главных центральных - student2.ru

Рис.9

и величин главных центральных - student2.ru

Рис.10

ВЫЧИСЛЕНИЕ и величин главных центральных - student2.ru

Участок 1, 2, 6, 7

и величин главных центральных - student2.ru

Участок 3, 4

и величин главных центральных - student2.ru

Участок 5

и величин главных центральных - student2.ru

ВЫЯИСЛЕНИЕ и величин главных центральных - student2.ru

Участок 6, 7

и величин главных центральных - student2.ru

Участок 1, 2

и величин главных центральных - student2.ru

Участок 5

и величин главных центральных - student2.ru

Участок 3, 4 (прямая часть)

и величин главных центральных - student2.ru

Рис.12

Схеме вычислении и величин главных центральных - student2.ru и и величин главных центральных - student2.ru приведена соответственно на рис. 11, 12.

Для закрепления пройденного материала рекомендуется проделать самостоятельно аналогичные вькладки для сечения, изображенных на рис. 13, которое соответствует схеме 1 при и величин главных центральных - student2.ru , и величин главных центральных - student2.ru . Затем сравнит их с нижеприведенными.

За исходную выбираем систему координат и величин главных центральных - student2.ru .

и величин главных центральных - student2.ru , и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru , и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru ,

и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru , и величин главных центральных - student2.ru ;

и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru

Проводим через центр тяжести ось и величин главных центральных - student2.ru и получаем систему координат и величин главных центральных - student2.ru , в которой оси и величин главных центральных - student2.ru и и величин главных центральных - student2.ru являются главными центральными осями координат инерции поперечного сечения.

и величин главных центральных - student2.ru

Рис.13

Проверяем правильность положения центра тяжести

и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru

Центр тяжести найден верно. Используя правило Верещагина, вычисляем моменты инерции сечения и величин главных центральных - student2.ru , и величин главных центральных - student2.ru .

и величин главных центральных - student2.ru

и величин главных центральных - student2.ru

ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮР СЕКТОРИАЛЬНЫХ ПЛОЩАДЕЙ,

Наши рекомендации