Распределенные силы. Заделка.
Лекция №5. Распределенные силы. Заделка. Определение
Реакций опор составных конструкций. Ферма. Определение усилий в стержнях ферм.
Распределенные силы. Заделка.
Плоская система распределенных сил характеризуется интенсивностью, т.е. значением силы, приходящейся на единицу длины нагруженного отрезка
.
1. Силы, равномерно распределенные вдоль отрезка прямой.
Для такой системы сил интенсивность имеет постоянное значение при статических расчетах ее можно заменить силой , приложенной в середине отрезка и равной по модулю
.
2. Силы, распределенные вдоль отрезка прямой по линейному закону.
Примером такой нагрузки могут служить силы давления воды имеющие наибольшее значение у дна и падающие до нуля у поверхности воды. Для этих сил интенсивность является величиной переменной, растущей от нуля до максимального значения . Равнодействующая таких сил определяется аналогично равнодействующей сил тяжести, действующих на треугольную пластину. Т.к. вес однородной пластины пропорционален ее площади, то
.
Приложена сила на расстоянии от стороны .
3. Силы, равномерно распределенные по дуге окружности. Примером таких сил могут служить силы гидростатического давления на боковые стенки цилиндрического сосуда.
Пусть радиус дуги равен , , где - ось симметрии, вдоль которой направим ось . Действующая на дугу система сходящихся сил имеет равнодейст вующую , направленную в силу симметрии вдоль оси . При этом численно .
Для определения величины выделим на дуге элемент, положение которого определяется углом , а длина . Тогда действующая на этот элемент сила численно равна , а проекция этой силы на ось будет . Тогда
.
Но из рис. видно, что . Следовательно, т.к. , то
,
где - длина хорды, стягивающей дугу .
4. Жесткая заделка (или неподвижная защемляющая опора) Заделанный конец балки и стену рассматривают как одно целое. На балку со стороны заделанного конца действует система распределенных сил. Приводя их к центру сечения их можно заменить одной силой и парой сил с моментом . Силу чаще всего раскладывают на составляющие , а момент считают положительным. Таким образом, для нахождения реакции заделки необходимо определить три величины , .
Пример. Определить реакции заделки консольной балки, изображенной на рис., находящейся под действием сосредоточенной силы, пары сил и распределенной нагрузки, изменяющейся по закону треугольника и трапеции.
Изобразим реакции заделки , , разложим приложенную силу на две составляющие , тогда . Распределенную нагрузку заменим тремя силами: силой , приложенной на расстоянии от заделки; силой , приложенной на расстоянии от заделки; силой , приложенной на расстоянии от заделки. Запишем уравнения равновесия:
,
,
,
откуда .