Пример №7. Консольная балка (жесткая заделка справа)

Определение опорных реакций
Согласно схеме решения задач статики определяем, что для нахождения неизвестных реакций необходимо рассмотреть равновесие балки.
1. На балку наложена связь в точке A (справа) типа жесткая заделка, поэтому освобождаем балку, заменив действие связи реакциями (HA, RA, MA).
2. Определим реакции опор в соответствии с уравнениями равновесия балки: ΣFx = 0, ΣFy = 0, ΣMA = 0.
ΣFx = 0: HA = 0
ΣFy = 0: - (U1справа *1.471)/2 + RA = 0;
ΣMA = 0: - (U1слева *1.029/2) * (3 - 1.029 + (2/3)*1.029) + (U1справа *1.471/2) * (3 - 2.5 + (1/3)*1.471) + MA = 0;
3. Решаем полученную систему уравнений, находим неизвестные:
HA = 0 (кН)
RA = (U1справа *1.471)/2 = - (35*1.029)/2 + (50*1.471)/2 = 18.75 (кН)
MA = (U1слева *1.029/2) * (3 - 1.029 + (2/3)*1.029) - (U1справа *1.471/2) * (3 - 2.5 + (1/3)*1.471) = + (U1слева *1.029/2) * (3 - 1.029 + (2/3)*1.029) - (U1справа *1.471/2) * (3 - 2.5 + (1/3)*1.471) = 11.46 (кН*м)
4. Выполним проверку, составив дополнительное моментное уравнение отоносительно свободного конца балки:
(U1слева *1.029/2) * (1.029 - (2/3)*1.029) - (U1справа *1.471/2) * (2.5 - (1/3)*1.471) + 3*RA + MA = (U1слева *1.029/2) * (1.029 - (2/3)*1.029) - (U1справа *1.471/2) * (2.5 - (1/3)*1.471) + 3*18.75 + 11.46 = 0
Построение эпюр
Рассмотрим первый участок 0 ≤ x1 < 2.5
Поперечная сила Q:
Q(x1) = + (U1слева *1.029)/2 - (U1справа *(x - 1.029)/1.471*(x - 1.029))/2
Значения Q на краях участка:
Q1(0) = + ([(35 - 35*(1.029 - 0)/1.029)*(0 - 0)]/2 + 35*(1.029 - 0)/1.029*(0 - 0)) = 0 (кН)
Q1(2.50) = + (35*1.029)/2 - (50*(2.5 - 1.029)/1.471*(2.50 - 1.029))/2 = -18.75 (кН)
Изгибающий момент M:
M(x1) = - (U1слева *1.029)/2*(x - 1.029 + (2/3)*1.029) + (U1справа *(x - 1.029)/1.471*(x - 1.029))/2*(x - 1.029)*(1/3)
Значения M на краях участка:
M1(0) = + ([(35 - 35*(1.029 - 0)/1.029)*(0 - 0)]/2*(0 - 0)*(2/3) + 35*(1.029 - 0)/1.029*(0 - 0)*(0 - 0)*(1/2)) = 0 (кН*м)
M1(2.50) = - (35*1.029)/2*(2.50 - 1.029 + (2/3)*1.029) + (50*(2.5 - 1.029)/1.471*(2.50 - 1.029))/2*(2.50 - 1.029)*(1/3) = 20.83 (кН*м)
Рассмотрим второй участок 2.5 ≤ x2 < 3
Поперечная сила Q:
Q(x2) = + (U1слева *1.029)/2 - (U1справа *1.471)/2
Значения Q на краях участка:
Q2(2.50) = + (35*1.029)/2 - (50*(2.5 - 1.029)/1.471*(2.50 - 1.029))/2 = -18.75 (кН)
Q2(3) = + (35*1.029)/2 - (50*1.471)/2 = -18.75 (кН)
Изгибающий момент M:
M(x2) = - (U1слева *1.029)/2*(x - 1.029 + (2/3)*1.029) + (U1справа *1.471)/2*(x - 2.5 + (1/3)*1.471)
Значения M на краях участка:
M2(2.50) = - (35*1.029)/2*(2.50 - 1.029 + (2/3)*1.029) + (50*(2.5 - 1.029)/1.471*(2.50 - 1.029))/2*(2.50 - 1.029)*(1/3) = 20.83 (кН*м)
M2(3) = - (35*1.029)/2*(3 - 1.029 + (2/3)*1.029) + (50*1.471)/2*(3 - 2.5 + (1/3)*1.471) = 11.46 (кН*м)
Расчет произведен при помощи онлайн-сервиса SOPROMATGURU.RU