Читайте также:
|
Статически неопределимые системы. Как известно, статически определимые системы – это системы, для которых внутренние или внешние силы (реакции) могут быть определены с помощью уравнений статики (уравнений равновесия). Статически неопределимые системы – системы, расчет которых на основе одних уравнений статики (уравнений равновесия) невозможен. Для расчета таких систем необходимо к уравнениям равновесия добавить уравнения деформаций (перемещений).
Кинематическим признаком статически неопределимых систем является наличие в их структуре лишних (избыточных) связей.
Статически неопределимые системы являются более сложными по сравнению со статически определимыми системами и требуют большей трудоемкости расчета. Однако они часто применяются в конструкциях и сооружениях, что обусловлено определенными свойствами этих систем.
Отличительные свойства статически неопределимых систем:
1 Повышенная надежность («живучесть») за счет наличия избыточных связей (резервирования).
В такой системе выход из строя (удаление) некоторых лишних связей не ведет к изменяемости а, следовательно, к разрушению всей конструкции. Это приводит лишь к понижению степени статической неопределимости или переводит систему в разряд статически определимых. При этом конструкция может продолжать выполнять свои функции. Однако, как правило, при несколько меньшей нагрузке.
2 Увеличенная жесткость и экономичность системы.
При идентичном характере нагружения значения усилий в статически неопределимых системах по сравнению со статически определимыми получаются меньшими. Следовательно, такие системы и более экономичны.
3 Рациональное распределение усилий между элементами системы.
Распределение усилий в таких системах зависит не только от внешних сил, но и от соотношения между жесткостями сечений отдельных элементов. Более жесткие элементы воспринимают большие усилия, чем элементы более гибкие. При этом увеличение жесткости сечения какого-либо элемента приводит к некоторому увеличению усилия, воспринимаемого этим элементом. Статически неопределимая система как бы приспосабливается к проектным размерам сечения элементов, загружая более мощные и разгружая более слабые.
4 Возникновение внутренних усилий при изменении температуры окружающей среды или при нагреве отдельных элементов конструкции, а также в случае наличия неточности при изготовлении и сборке.
Современные вагонные конструкции являются, как правило, сложными статически неопределимыми системами.
Особенности расчета статически неопределимых систем. Расчет статически неопределимых систем, имеющих избыточные связи, принципиально отличается от расчета статически определимых систем. Для расчета таких разработаны два классических метода: метод сил и метод перемещений.
В методе сил основными неизвестными являются силы (внешние или внутренние), а известными – перемещения в направлении этих сил. Для определения неизвестных составляются уравнения деформаций (перемещений).
В методе перемещений основными неизвестными являются перемещения (линейные и угловые) узлов системы. Для их определения неизвестных составляются уравнения равновесия. Определив эти перемещения, находят внутренние силовые факторы в произвольных сечениях заданной системы.
Порядок расчета статически неопределимых систем методом сил (перемещений) следующий.
1 Установление степени статической (кинематической) неопределимости системы.
2 Выбор основной статически (кинематически) определимой системы.
3 Составление системы канонических уравнений метода сил (перемещений).
4 Определение коэффициентов и свободных членов канонических уравнений.
5 Решение канонических уравнений для определения неизвестных усилий (перемещений).
6 Построение окончательных эпюр внутренних сил (М, Q и N) для заданной системы.
При расчете вагонных конструкций наибольшее распространение получил метод сил.
Дата добавления: 2015-07-10; просмотров: 403 | Нарушение авторских прав