Диференціальні залежності при згинанні

Розглянемо балку, навантажену довільним розподіленим навантаженням q(z) (рис.1.6а). В перерізі на відстані виділимо елемент довжиною dz (рис.1.6а). В перерізіI діють внутрішні силові фактори і , в перерізі II на відстані від першого діють внутрішні зусилля +dі +d. У межах нескінченно малого dz навантаження q(z) можна вважати рівномірно розподіленим та рівним q.

Рис. 1.6.

Оскільки балка під дією зовнішнього навантаження знаходиться в рівновазі, то і кожен її елемент під дією зовнішніх та внутрішніх зусиль також знаходиться в рівновазі (рис.1.6б).

Запишемо умови статики:

1. , відкіля , отже

(1.1)

2. ; , приводячи подібні члени та зневажаючи нескінченно малими другого порядку в порівнянні з нескінченно малими першого порядку, одержимо:, відкіля:

. (1.2)

3. Підставляючи вираз (1.2) у залежність (1.1), одержимо :

. (1.3)

Диференціальні залежності (1.2) і (1.3) дозволяють установити деякі особливості розподілів поперечних сил та згинальних моментів. Приведені нижче правила можуть використовуватися для побудови та перевірки епюр і .

1. На ділянках, де розподілене навантаження відсутнє (q=0), епюра постійна, а епюра представляє лінійну функцію.

2. На ділянках з рівномірно розподіленим навантаженням епюра лінійна, а епюра - квадратна парабола, причому опуклість параболи спрямована в протилежну сторону дії розподіленого навантаження. У точці , де поперечна сила (змінює знак), момент досягає екстремального значення ().

3. На ділянках, де , епюра постійна.

4. Наступні пункти сформульовані для правої осі z (для правої системи координат). На ділянці, де поперечна сила позитивна, епюра моменту зростає, і убуває - якщо негативна.

5. У перерізах, де до балки прикладені зовнішні зосереджені сили:

а) на епюрі спостерігаютьсястрибки на їхню величину й у напрямку прикладених зосереджених сил ;

б) на епюрі з'являються злами, причому вістря зламів спрямовані проти дії зосереджених сил.

6. У перерізах, де до балки прикладені зосереджені моменти, на епюрі спостерігаються стрибки на величини цих моментів.

7. Епюра являє собою діаграму першої похідної від функції моменту , тобто ординати пропорційні тангенсу кута нахилу дотичної до епюрі .

Далі розглянемо приклади побудови епюр поперечних сил та згинальних моментів .