Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Для рамы, показанной на рис. 8.3 построить эпюры изгибающих моментов, поперечных и продольных сил от внешней нагрузки; от вертикального смещения левой опоры на Δ = 0,01 м, от температурного воздействия на ригель.
Расчет на силовое воздействие
1.1. Нумеруем узлы (1,2,3) и стержни (1,2). Показываем локальную и глобальную системы координат (рис.8.4). Опорный шарнир 3 отнесем к стержню, следовательно, элемент 1-типа "заделка-заделка", а элемент 2–"заделка–шарнир".
1.2. В соответствии с типом элементов приводим нагрузку к узловой, имеющей направление, обратное показанным на рис.8.5,а,б реактивным усилиям. Сосредоточенный момент учитываем как узловой.
1.3. Расчет ведем с учетом продольных деформаций элементов, поэтому матрица жесткости элемента в локальной системе координат имеет вид:
а матрица перехода из глобальной системы координат в локальную выглядит следующим образом:
Рис. 8.3 |
Рис. 8.4 |
Элемент 1 | Элемент 2 |
а) | б) |
в) | г) |
Рис. 8.5 |
Для элемента 1 ("заделка–заделка") получим матрицу жесткости в локальной системе координат:
Запишем матрицу поворота . С учетом того, что по формуле (8.7) , .
Сделаем перевод матрицы жесткости из локальной в глобальную систему координат:
Вектор узловых сил в локальной системе координат
Этот же вектор в глобальной системе координат
Для элемента 2 ("заделка–шарнир") формируем матрицу жесткости в локальной системе координат
По формуле (8.7) определяем , (Верхний индекс 2 не путать с возведением в степень). Тогда матрица поворота будет иметь вид:
; |
Матрица жесткости Вектор узловых сил
-1 | |||||||||||
1.5 | 1.5 | -1.5 | 1.5 | -3 | -3 | ||||||
1.5 | -1.5 | -1 | -1 | ||||||||
-1 | 6+1 | -6 | 0+5.5 | 5.5 | |||||||
-1.5 | -1.5 | 2+1.5 | -1.5 | -2 | -3 0 | -3 | |||||
1.5 | -1.5 | 6+2 | -6 | 1+1.5-12 | -9.5 | ||||||
-6 | -6 | 2.5 | 2.5 | ||||||||
-2 | |||||||||||
Учитывая граничные условия, вычеркиваем столбцы и строки, соответствующие нулевым перемещениям. Система уравнений МКЭ примет вид
Решая эту систему, определим узловые перемещения.
; ; . |
Находим узловые силы и строим эпюры внутренних силовых факторов для каждого элемента отдельно.
Элемент 1
Процесс построения эпюр отражен на рис.8.6.
Рис. 8.6 Эпюры усилий в элементе 1 |
Элемент 2
Процесс построения эпюр отражен на рис. 8.7.
Рис. 8.7 |
Объединим эпюры на оси рамы (рис.8.8.)
Рис. 8.8 |
2. Расчет на смещение опорной связи (рис.8.9)
Система уравнений МКЭ при расчете на смещение опор имеет такой же вид, как и при расчете на силовое воздействие:
. |
Рис. 8.9 |
По условию задано вертикальное перемещение Δ = – 0.01 м (знак минус указывает, что заделка перемещается вниз, противоположно направлению оси ). Наличие смещения учитывается на этапе формирования граничных условий. Второй столбец (ненулевой) умножаем на заданное перемещение и, сменив знак, переносим в правую часть. В результате получаем вектор узловых сил. Исключаем строки и столбцы, соответствующие заданным граничным условиям, и приходим к системе уравнений
Решая систему, получим .
Определяем узловые силы и строим для каждого элемента эпюры , , . Это будут окончательные эпюры. Объединим их для всей рамы (рис.8.10)
Рис. 8.10 |
3. Расчет на температурное воздействие
Изменяется температурный режим ригеля, причем приращение температуры нижних волокон Δt2=00, а верхних – Δt1=100 (рис.8.11).
Рис. 8.11 |
Высота поперечного сечения h=0,04м. Коэффициент линейного температурного расширения град-1. Векторы узловых сил в локальной системе координат определяются по формулам (6.27) и (7.28):
Вектор узловых сил в глобальной системе координат для элемента 1
Для элемента 2, температурный режим которого не меняется, , для всей рамы вектор узловых сил имеет компоненты
С учетом граничных условий система уравнений МКЭ в матричной форме будет иметь вид
Решая эту систему, определим узловые перемещения
Далее расчет ведется аналогично рассмотренному выше(от температурного воздействия). Эпюры изгибающих моментов, поперечных и продольных сил для всей рамы показан на рис.8.12.
Дата публикования: 2015-01-23; Прочитано: 559 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!