Materiallar
Download 78.98 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- 8.3. E gilgan o ‘qning d ifferen sial tenglam asin i in tegrallash
- 8.4. BoshlangMch parametrlar usuli
- 1. Egilgan balka o‘qining differensial tenglamasi qanday yoziladi 2. Differensial tenglamalarning ishoralari qanday qabul qilinadi
- 5. Universal tenglama qanday yoziladi 6. Universal tenglamaning boshlangMch parametrlari qanday aniqlanadi
1 _ Adf(jc) y = f ( x ) (8.1) (8.2) 8.2. E gilgan o ‘qnin g d ifferen sial tenglam asi E g rilik n i v u ju d g a k elish id a k o 'n d a la n g k u ch lam in g t a ’siri kam boMganligi uchun, ko'ndalang egilishning umumiy holida ham yuqoridagi formuladan foydalansa bo'ladi. Bu yerda r (x) - balkaning egrilik radiusi; M (x) - egriligi aniqlanayotgan kesimdagi eguvchi moment; EJ - balkaning bikrligi. Egilgan o'q n in g tenglam asini tuzish uchun egri chiziq funksiyasi va uning egrilik radiusi orasidagi matematik bog'lanishdan foydalanamiz: Egrilikni yuqoridagi qiymatini o 'z o 'm ig a qo'ysak, x, у, M (x) va EJ ni o'zaro bog'laydigan differensial tenglama kelib chiqadi: Mazkur tenglama egilgan o 'qning aniq differensial tenglam asi deb ata ladi. Bu tenglama ikkinchi tartibli chiziqsiz differensial tenglama boMganligi uchun, uni integrallash ancha mehnat talab qiladi. Aksariyat amaliy masala- larda solqiliklar kichik qiymatlarga ega boMganligi sababli, (8.5) tenglamani kichik ko'chishlar uchun taqribiy tenglama bilan almashtiramiz. (8.5) tenglam aning maxraji ikki qo'shiluvchidan iborat: Uncha katta boMmagan defonnatsiyalarda ikkinchi qo'shiluvchi birinchi qo'shiluvchiga nisbatan ko'p marotaba kichik bo'ladi. Mashinasozlik, samolyot- sozlik va binokorlik elementlarida ruxsat etilgan solqilik miqdori balka uzun- ligining 1/100 - 1/1000 ulushi qadar belgilanadi. Solqilikning eng katta che garasi 1/100 ni olgan taqdirimizda ham q ning qiymati juda kichik son bo'ladi: d x 2 (8.4) M { x ) _ ± d x 2 E J (8.5) y d x ) Uning kvadrati esa yanada kichikroq boMadi: tgJq = 0,0004. Bu raqam esa I dan ancha kichkina. Shuning uchun bu miqdomi e ’tibordan chetda qoldirsak uncha katta xato boMmaydi. N atijada balka egilgan о ‘q in in g taqribiy differensial tenglamasiga ega boMamiz: d x2 E J (8.6) Bu tenglamani ba’zan elastik chiziqning differensial tenglamasi deb ham ataladi. (8.6) formula balkaning istalgan kesimidagi ko‘chishlarni aniqlash imkonini beradi. Eguvchi m om entlam ing ishoralari koordinata o ‘qlarining y o ‘nalishiga bogMiq emas. Egilgan o ‘qning botiqligi у o ‘qining musbat tom oniga qara- gan boMsa, ikkinchi tartibli hosilaning ishorasi musbat boMadi; buning teska- risi boMsa - ishora manfiy olinadi (8.2-rasm). Y± d \y dx2 >0 d x 2 ->X <0 8.2-rasm. Agar у o ‘qi yuqoriga yo‘nalsa (8.6) formula (+) ishora bilan, pastga yo‘nalsa ( - ) ishora bilan olinadi. Bundan buyon у o ‘qini ham m a vaqt yuqoriga yo‘na!tiramiz va differensial tenglamani musbat ishorali deb qabul qilamiz. Burilish burchagi 0 (x) va solqilik у (x) ni aniqlash uchun (8.6) ni ket- ma-ket integrallaymiz. Bir marta integrallasak, burilish burchagi 0 (x) ni aniqlaydigan ifoda kelib chiqadi: d x + C (8.7) d x J E J Ikkinchi m arta integrallasak, solqilik у (x) ni aniqlaydigan ifodaga ega boMamiz: M { x ) y { x ) = l d x \ ^ - d x + C x + D . (8.8) Tenglam alar tarkibiga kirgan ixtiyoriy o ‘zgarmas sonlar С va D tayanch- larning xiliga qarab aniqlanadi. Bulami aniqlash tartibi quyida misollar orqali tushuntirib beriladi. 8.3. E gilgan o ‘qning d ifferen sial tenglam asin i in tegrallash Solqilik va burilish burchaklarini ko‘pincha shartli ravishda balkaning deformatsiyasi deb atashadi, aslida esa, mohiyatan, ular deformatsiya emas - ko'chishlardir. 8.1-misol. Tekis yoyiq kuch bilan yuklangan ikki tayanchli balkaning solqi- ligi va burilish burchagini aniqlash talab etiladi. Koordinata boshini chap tayanch shamirida deb olamiz va, x o'qini o'ng tomonga yo'naltiramiz (8.3-rasm). У Й x I - - Л h *■ И 8 .3-rasm . q i Tayanch reaksiyalari R„ = R b ~ , Ha = 0. Koordinata boshidan x m asofada yotgan kesim uchun momentlar teng lamasini yozamiz va uni (8.6) formulaga qo ‘yib, ketm a - ket integrallaymiz: q x ( £ - x ) У = У = q 2 E J r Ix - л-п 2 E J \ + C , y = ' i x 3 2 E J 12 + a. x +c. 2 . Ixtiyoriy o ‘zgarmas sonlar (integrallash doimiylari) balka uchlarining biriktirilish shartlariga (tayanch xillariga) qarab aniqlanadi. Biz yechayot- gan balka uchun chegaraviy shartlar quyidagicha: Chap tayanchda, x = 0, у = 0, o ‘ng tayanchda, x = I , у = 0. Bu shartlardan foydalanib, quyidagilarga ega boMamiz C2 = 0, C, = - - bunga k o ‘ra, У = - Я 2 E J У 2 E J i x 5 X' 6 12 i x 2 + q V x 24 E J 24 ‘ Balka to ‘rtinchi tartibli parabola bo‘yicha egiladi. Eng katta solqilik f, balkaning y ’ = 0 shartidan aniqlanadigan kesimida vujudga keladi. Bizning holda bu kesim x = 0,5 I dir. Shunday qilib, f = y ™ = 5 q i 4 384 E J 8.2-m isol. Bu holda balkani ikkita uchastkaga boMinadi, chunki har bir uchastkaning mom entlar tenglamasi turlicha ifodalanadi (8.4-rasm). y F 11 -*•* 8.4-rasm . b £ Tayanch reaksiyalari R a = F = — , R h= ¥ p ; i * birinchi uchastkadagi eguvchi moment, 0 < х < я boMganda: M - F —x I ’ ikkinchi uchastkada, a < x < £ boMganda: L M = F —x - F ( x - a) Shunday qilib, ikkita tenglam aga ega boMamiz: 1 uchastka uchun 0 < x < a y l - E J ’ II uchastka uchun a < x < l „ _ F b x F ( x - a ) y ~ t - E J ~ E J ‘ Har bir tenglamani alohida integrallaymiz: , F bx- „ У ~ 2 C - E J + ” y = - ^ - + C lX + Cy-, U - E J 1 , F b x2 F ( x - a ) 2 p, И) y ' = ---------------- i-------J- + Dx, ’ 2 l - E J 2 E J , F b x 3 F ( x - a f _ n v' = ------------------------— + D. x + Д . 6 i - E J 6 E J Olingan yechimlarga to ‘rtta integrallash doimiylari kirdi. Ulami aniqlash uchun ikkita tayanch shartlari kamlik qiladi. Egilgan balkaning o ‘qi uzluk siz va siniqsiz egri chiziqdan iborat ekanligi bizga qo‘shimcha shart vazi- fasini o ‘taydi. Ikki uchastka chegarasida, ya’ni x = a boMganda solqilik ham, burilish burchagi ham o ‘zaro teng boMadi: Уг = Ун, У'/ =У'// Ushbu qo‘shimcha shartlar F kuchi qo'yilgan kesimda uzilish yoki sinish- lar y o ‘qligini ifodalaydi. Shunday qilib, to ‘rtta shartga ega boMdik: ikkitasi tayanchlarda va yana ikkitasi uchastkalar chegarasida. Oxirgi chegaraviy shartlardan C, = D, va C 2 = D2 kelib chiqadi. Dastlabki ikki shartdan quyidagilar topiladi: с - л - * * 1 1 6 E J C , = A = 0 . f . Eng katta solqilik hosil boMadigan kesimning abssissasi y' = 0 sharti dan topiladi. Birinchi uchastka uchun chiqarilgan y' tenglamasini nolga teng- lab, undan x ning qiymatini aniqlaymiz: г Ғв I 2 - в 2 \ f - e ~ Ғв( f = Уп~ = г., , --W— :Г - + 6 f.-E J 3 V 3 6 E J 9 S E J Yuqoridagi misoldan k o ‘rinadiki, agar k o ‘chishlar elastik chiziq diffe rensial tenglamasini bevosita integrallash y o ‘li bilan aniqlanadigan boMsa, k o ‘p uchastkali balkalarda hisob bir muncha qiyinlashadi. Qiyinchilik dif ferensial tenglamani integrallashda emas, balki integrallash doimiylarini aniqlashda namoyon boMadi. Masalan, balka qo'yilgan kuchlarga qarab n ta uchastkadan iborat boMsa, differensial tenglam alam i integrallash jarayo nida 2n ta ixtiyoriy o'zgarm aslar paydo boMadi. Chegaraviy shartlarga ko 'ra ushbu o'zgarm aslarni aniqlash uchun 2n ta tenglama tuzish mumkin. Ucha- stkalar soni 2 tadan oshsa, masalani yechish o 'ta qiyinlashadi. Hozirgi paytda integrallash doimiylarini aniqlash jarayonidagi qiyinchiliklarni yengillashti- rishga qaratilgan qator usullar yaratilgan. BoshlangMch param etrlar usuli ana shunday usullardan biridir. 8.4. BoshlangMch parametrlar usuli Tenglamalami tuzishda barcha kuchlar yo'nalishini musbat eguvchi mo ment uyg'otadigan qilib tanlaymiz. NomaMum ixtiyoriy o'zgarm aslarning sonini keskin kamaytirish uchun balkaning barcha uchastkalaridagi ixtiyoriy o'zgarm aslarining teng boMishini ta ’minlash zarur. Bunday tenglikka erish- ish uchun eguvchi moment, burilish burchagi va solqilikni aniqlaydigan teng- lamalarda oldingi uchastkalarda qatnashgan barcha hadlar keyingi uchastka- larda ham takrorlanishi zarur. Bu shartlarni amalga oshirish uchun elastik chiziqning differensial tenglamalarini tuzishda va ularni integrallashda qu yidagi qoidalarga amal qilish lozim: 1. Koordinata boshini balkaning chap tomondagi eng oxirgi nuqtada olish zarur. 2. Eguvchi moment M (x) tenglamasini tuzishda kesimdan chap tomon da yotgan kuchlardan moment olinadi. 3. Tenglama tarkibida yigMq tashqi moment M mavjud bo'lsa, uni bir- ga teng bo'lgan ko'paytuvchi (x-o)°ga ko'paytiriladi. Bu yerda a- moment qo'yilgan nuqtaning abssissasi. 4. Agar yoyiq kuch kesimning oxirigacha yetmagan bo'lsa, uni kesim ning oxirigacha yetkaziladi; muvozanatni saqlash uchun qo'shim cha yukka qarama-qarshi yo'nalishda «muvozanatlovchi» kuch qo'yiladi. Keyingi kuch lar chizm ada shtrix chiziqlar bilan ko'rsatiladi. 5. B archa uchastkalardagi tenglam alam i integrallashda qavslar yopiq holda ishlanadi. Y uqorida bayon etilgan qoidalarni quyidagi misolda m ujassam etamiz. Uzunligi E boMgan balkaning bir qismini ko‘rib o'tam iz (8.5-rasm). у 0 II M hi F IV T f F T D 8.5-rasm . Balka m usbat yo'nalishdagi kuchlar ta ’sirida m uvozanat holatida tura- di, 0 nuqtasini koordinata boshi deb qabul qilamiz, a- o ‘qini balka o ‘qi bo'ylab o ‘ngga, у o'qini tik yuqoriga yo'naltiramiz. Balkaning biz tekshirayo- tgan qismi 5 uchastkadan iborat. Elastik chiziq tenglamasi har bir uchastka uchun alohida tuziladi. I uchastka: Birinchi OA uchastkasida tashqi kuch y o ‘q, binobarin, elas tik chiziq tenglamasi quyidagicha yoziladi: ы % = с " II uchastka: AB Bu uchastkada m om ent M m avjud boMgani uchun uchinchi qoidaga amal qilamiz: E J ^ - = M ( x - a ) ° d x ‘ Tenglamani integrallashda beshinchi qoidaga amal qilib, qavslam i och- maymiz: E J — = M ( x - a ) + C, dx E Jy = M + C 2x - D 2 . I l l uchastka: BC. E j ^ Z = M { x - a f + F ( x - в), d x IV uchastka: CD. E J ^ - = M ( x - a ) ° + F ( x - e ) + q d x ' 2 E J ^ M ( , - a ) + F ^ + q ^ + C „ d x l b a 5 , = M f c ^ ) l + i r f c £ ) l + ? < £ r £ ) l + C j I + D i . y 2 6 24 4 4 V uchastka: DE. Yoyiq kuch V-uchastkagacha yetib bormagan; shuning uchun, to‘rtinchi qoidaga muvofiq, integrallash doimiylari tengligini ta’min- lash maqsadida yoyiq kuchni V uchastkaning oxirigacha davom ettiramiz, balkani ishlash sharoitini saqlash uchun teskari yo‘nalishda yana o'shancha kuch kiritamiz. Q o‘shimcha kuchlar rasmda shtrix chiziq bilan ko'rsatilgan. V uchastka tenglamalari quyidagi yo‘sinda yoziladi: E J ^ —~ = M ( x - a )a + F ( x - e) + q ^ — q d x 2 4 2 2 E J ^ - = M ( x - a ) + F {- ^ p - + q { lZ f — q {-1 Z f ^ + C5, d x 2 6 6 ^ = M ( £ ^ + f < ^ + ? < £ ^ _ 9 ( £ z f 2 1 Cs, + A . y 2 6 24 24 Integrallash doimiylarining o ‘zaro tengligini isbotlash uchun ikki q o ‘shni uchastkaning burilish burchaklari tenglamalarini, masalan, III va IV uchast ka tenglamalarini o ‘zaro tenglaymiz va л: ga chegara qiymatni, y a’ni x = с ni beramiz. M ( c - a ) + F ^ t - + a = M ( c - a ) + F ^ ^ + q ^ ^ - + C4, 2 2 6 bundan C 3 = C4 kelib chiqadi. Qolgan С va D doimiylarining o ‘zaro teng- ligi ham shu yo‘I bilan isbot qilinadi. 201 Endi ikki ogMz so‘z С va D doimiylarining fizik m a’nosi haqida. Bun- ga javobni I uchastka uchun tuzilgan elastik chiziq tenglamasidan axtara- miz. Koordinata boshidagi burilish burchagini q0, shu kesimdagi solqilikni y0 deb belgilasak, x = 0 boMganda burilish burchagi va solqilik uchun I uchastka tenglamasidan E J 8 0 = С , E Jy0 = D kelib chiqadi. Bundan ko‘rinadiki, С doimiysi koordinata boshidagi burilish burchagini balka bikrligi EJ ga, D esa koordinata boshidagi solqilikni o ‘sha bikrlikka ko'paytm asiga teng boMgan miqdor ekan. С va D doimiylarining qiymatini V uchastka uchun tuzilgan burilish burchaklari va solqiliklar tenglamasiga q o ‘yamiz; uchastkaning tenglama- larida kuchlam ing barcha turlari (juft kuch, yigMq va yoyiq kuchlar) ishti- rok etgan. Burilish burchagi tenglamasi: E J — = E J0 o + M ( x - a ) + F g)- + q i X ~ C'r - q -('T ~ d x 2 6 6 Solqiliklar tenglamasi: E J y = E Jy0 + E J 9 0x + + F (* ~ g)' + q ^ ~ c)- - q ^x ' ^ - . * 0 2 6 24 24 Bu tenglam alar umumiy holda quyidagicha ifodalanadi: (8.9) (8.10) Oxirgi ikki tenglama elastik chiziqning universal tenglamalari deb ataladi. Eslatib o ‘tamiz, 8.5-rasmda kuchlar musbat yo‘nalishda boMsa, (8.9) va (8.10) tenglamalarda ishora teskarisiga o ‘zgartiriladi. Solqilik yo‘nalishi uning ishorasiga qarab belgilanadi: ishora musbat boMsa, solqilik у o ‘qining musbat o ‘qi tomon, y a’ni yuqoriga, manfiy boMsa - pastga y o ‘nalgan boMadi. Agar balkaning chap tayanchi sham irsiz qistirma boMsa, nom a’lum 0„ va y 0 lar nolga teng boMadi, chunki bunday tayanchda burilish burchagi ham, solqilik ham boMmaydi. Agar konsolsiz yoki bir konsolli balka ikki tayanchga erkin tayangan bo'lsa, u holda faqat 0O ning o ‘zi aniqlanadi, chunki koordinata boshiga to ‘g ‘ri kelgan chap tayanchdagi solqilik nolga teng. Bunda nom a’lum q0 o ‘ng tayanchdagi solqilikning nolga tengligi shartidan topiladi. Agar balkaning ikki tom onida konsol boMib, koordinata boshi konsol uchida boMsa, u holda har ikkala nom a’lum 0O va y0 ni aniqlashga to ‘g ‘ri keladi. Bu nom a’lumlarni aniqlashda tayanchlarda solqilikning nolga teng ligi shartidan foydalaniladi. Universal tenglamalami q o ‘llashga doir misollarini ko‘rib o ‘tamiz. 8.3-m isol. 8.6-rasm da ko'rsatilgan konsol balkaning kuch qo'yilgan uchidagi solqilik va burilish burchagi aniqlansin. F 8 . 6 -r a s m . Berilgan balka uchun; y0 = 0; 0O = 0; 0 = 0, tenglama tarkibiga kesimdan chapda joylashgan tayanch momenti M = - F P, va reaksiya kuchi Ra , F kiradi: EJy' = - F i x Fa - 11 2! = - F x l - X - 2 F i x 2 F x 3 EJv = + F x 2 ' 2! 3! 2 Balka uchidagi deformatsiyalar x = t , boMganda quyidagi qiymatlarga ega boMadi: V/. ғ е в к = - F t 3 E J ' 2 E J 8.4-misol. Ik k i tayanchli tekis yoyiq kuch bilan yu klan ga n balkaning o ‘rtasidagi solqiligi aniqlansin (8.3-rasm). Bu holda y0 = 0, 0O esa x = С boMganda у = 0 shartidan topiladi. Solqilik tenglamasi q£ 1г q t k o 'rin ish g a ega. x = t boM ganda E J -0 = E J 6 0 - 1 + — ■—----- 1 о 14 . q t 3 V0 = — boMadi . Topilgan q0 ning qiymatini solqiliklar teglam asiga q o ‘yamiz: " b ! 12 24 E Jy = E J + 24 E J x + q i - x 3 qx 12 24 Oxirgi tenglamada * = — deb olinsa, balkaning o ‘rtasidagi solqilik ke lib chiqadi: еъ Ж + я Ё - я !- . y=.J-.s>L. 48 96 3 8 4 ’ 384 E J 8.5-m isol. 8.7-rasmda tasvirlangan balkaning ikki u ch i va o ‘rtasidagi 2 F solqilik aniqlansin. Yoyiq ku c h n in g intensivligi q - ~ r . F A Ra q / t F / " ' ’ ” 1Л Ь Ж I i-----------1; _ l . ± ' 8 . 7-rasm. Balkaning tayanch reaksiyalari R0=R,.=2F. Koordinatalar boshini, har gal- gidek, balkaning chap uchida deb olamiz. Koordinatalar boshida в0 * 0 va 0 ; demak solqiliklami aniqlashdan ilgari, universal tenglama (8.10) tarkibiga kiradigan, EJ90 va EJy0 lami topib olishimiz kerak boMadi. Bu noma’lumlami topish uchun tayanchlarda solqiliklami nolga teng boMishi shar tidan foydalanib ikkita tenglama tuzamiz. A tayanchida solqilik nolga teng: 0 = E J y 0 + E J 0 a - F ^ . 6 В tayanchdagi solqilik nolga teng: ( 2 ( ) \ 2 F ( 3 2 F J * 6 6 £ 2 4 Bu ikki tenglamalar sistemasini yechamiz: E jy 0 + E j e 0e - F - = o, 6 EJyo + 2 E J 0 J ~ — F V = 0 . 12 (a) (b) Ikkinchi tenglamadan birinchi tenglamani ayirib, quyidagi ifodaga ega boMamiz: E J 6 0Z - — F t = 0 , bundan E J 6 0 = — F t kelib chiqadi. Topilgan qiymatini (a) tenglamaga qo‘yib, ikkinchi nom a’lumni topamiz: E jy 0 = - ғ е ~ — ғ е = - - ғ е 6 12 4 3 Endi unversal tenglamadan balkaning o'rtasidagi, y a’ni x = nuqtada gi solqilikni aniqlaymiz: EJy0 - - 4 F e * + {2 F f - - - i - F ^ L - L + 2F^2L 2 6 6 \3 e - i - e - t ' 2 F \ 2 P 24 yoki у = 19 F t 192 E J Xulosa. Mazkur bobda balkalarning solqiligi va burilish burchagi tushun- chalari bilan tanishdik. Balka egilgan o ‘qining differensial tenglamasini tu- zish va uni integrallashni o ‘rgandik. Bobga boshlangMch parametrlar usuli bilan yakun yasadik. Bilim ingni sinab k o ‘r 1. Egilgan balka o‘qining differensial tenglamasi qanday yoziladi? 2. Differensial tenglamalarning ishoralari qanday qabul qilinadi? 3. Differensial tenglamani integrallashdan hosil boMgan ixtiyoriy o'zgarmaslar qanday topiladi? 4. Balkalar uchun asosan necha xil chegara sharti bor? 5. Universal tenglama qanday yoziladi? 6. Universal tenglamaning boshlangMch parametrlari qanday aniqlanadi? IX BOB KO‘CHISHLARNI ANIQLASHNING UMUMIY USULLARI M avzu m azm uni. A w algi boblarda oddiy balkalarning ko‘chishlarini an iqlashg a doir b a ’zi xususiy h ollarni k o ‘rib o ‘tdik. M azkur bobda ko‘chishlarni aniqlashning kengroq, umumiyroq usullari bilan, shuningdek, elastik sistemalarga oid umumiy teoremalar bilan tanishamiz. 0> Download 78.98 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling