Dodatek <strong>21.</strong> WYBRANE WIADOMOŚCI Z MATEMATYKI 8Pewnego komentarza wymaga spełnienie zasad b) i c). Przy działaniu siły skupionej mnożnikn1( x− a i ) występuje w sposób naturalny, gdyż dla x > a i mamy M( x) =−P( x−a i ) (rys. <strong>21.</strong>5b). Wpływ0momentu skupionego M 0 należy zapisać w postaci wyrażenia M( x) = M0( x−a i ) (rys. <strong>21.</strong>5c). Dlanajczęściej występujących obciążeń ciągłych wyrażenie na moment zginający układamy, jak następuje:− obciążenie równomiernie rozłożone q (rys. <strong>21.</strong>5d):(c)(d)− obciążenie trójkątne (rys. <strong>21.</strong>5e):⎧ (q x − a )− 1 2 ⎪,a1≤x≤a2,⎪ 2!M( x)= ⎨⎪ (q x − a ) (q x − a )− 1 2 + 2 2 , x≥a .⎪22!2!⎩⎧ qo( x−a )− ⋅ 1 3 ⎪, a1 ≤ x ≤a2,⎪ b 3!M( x)= ⎨⎪ qo( x−a ) ( x a ) q x aqo ( )− ⋅ 1 3 −−+ 2 2 o + ⋅ 2 3 , x ≥ a .⎪2b 3!2!b 3!⎩gdzie b= a2 −a1.Dla x ≥ a 2 po lewej stronie kreski pionowej zapisano wyrażenie powtórzonez przedziału poprzedniego. Po prawej stronie kreski pionowej podano wpływ obciążenia„wygaszającego”, likwidującego wpływ obciążenia zapisanego w przedziale poprzednim (por. rys.<strong>21.</strong>5d,e). Całkowanie w rozważanej belce przebiega następująco:11122324( x−0)( x−1)( x−2)( x−4)− EJ ⋅ w"= 56⋅−32⋅ −12⋅ + 12 ⋅ −1!1!2!2!012305362 3718( x−5)64 ( x−6)( x−75 , ) 64 ( x−75 , ) ( x−8)−24⋅ − ⋅ + 64 ⋅ + ⋅+ 106⋅,0! 15 , 3!2! 15 , 3!1!4567( x − 0)− EJ ⋅ w©= C + 56 ⋅2!( x − 5)− 24⋅1!154−2164 ( x − 6)⋅1,5 4!40( x −1)− 32 ⋅2!65( x − 7,5)+ 64⋅3!221( x − 2)−12⋅3!333464 ( x − 7,5)+ ⋅1,5 4!2( x − 4)+ 12 ⋅3!76343−( x − 8)+ 106⋅2!287,( x − 0)− EJ ⋅ w = Cx + D + 56⋅3!( x − 5)− 24⋅2!254564 ( x − 6)− ⋅1,5 5!31650( x −1)− 32⋅3!( x − 7,5)+ 64⋅4!3421( x − 2)−12⋅4!564 ( x − 7,5)+ ⋅1,5 5!432( x − 4)+ 12⋅4!76443( x − 8)+ 106⋅3!Na uwagę zasługuje fakt, że stałe całkowania C i D obowiązują dla wszystkich przedziałów, awartości prawych stron w danym przedziale otrzymuje się po uwzględnieniu wartości ze wszystkichpoprzednich przedziałów. Stałe całkowania obliczamy z warunków brzegowych:w(0) = 0, w(8) = 0.Z pierwszego z nich (przedział 0−1) wynika, że−EJ w(0) = C⋅0 + D = 0, skąd D = 0.−387,Andrzej Gawęcki - „Mechanika materiałów i konstrukcji prętowych” 2003r.Alma Mater
Dodatek <strong>21.</strong> WYBRANE WIADOMOŚCI Z MATEMATYKI 9Z drugiego otrzymujemy (przedział 7−8):334428 7 6 4 3− EJ ⋅ w(8)= C ⋅8+ 56⋅− 32⋅−12⋅+ 12⋅− 24⋅−6 6 24 24 254564 2 0,5 64 0,5− ⋅ + 64⋅+ ⋅ = 0,1,5 120 24 1,5 125skąd C = − 288,9 kN · m 2 .Wykorzystując powyższe rezultaty obliczymy dla przykładu ugięcie w punkcie 3 (x = 4 m) i kątobrotu w punkcie 2 (x = 2 m):∆33341 ⎡4 3 2 ⎤ 709,9= w (4) = − ⋅ ⎢−288,9 ⋅ 4 + 56 ⋅ − 32⋅−12⋅⎥ = ,EJ ⎣6 6 24⎦EJ221 ⎡2 1 ⎤ 192,8ϕ2= w'(2)= − ⋅ ⎢−288,9 + 56⋅− 32 ⋅ ⎥ = .EJ ⎣2 2 ⎦ EJ<strong>21.</strong>5. CAŁKOWANIE GRAFICZNERozważmy całkę oznaczoną z iloczynu dwóch funkcji ciągłych:x2(a) I =∫p ( x ) n ( x ) dx ,x1gdzie p(x) jest funkcją liniową, a n(x) jest funkcją nieliniową zmiennej x. Z rysunku <strong>21.</strong>6 wynika, że:p p(b) px ( ) = p+2 − 11 ⋅ x.bRys. <strong>21.</strong>6 Rys. <strong>21.</strong>7Wobec tegox2x2p2 − p1I = p1∫n( x) dx+xn x dxb ∫( ) .xx11Pierwsza z całek przedstawia pole wykresu nieliniowego A n . Druga całka jest równa momentowistatycznemu tego pola względem osi y i wynosi A n ⋅ x n , gdzie x n oznacza odległość środka ciężkościwykresu nieliniowego od osi y. Całkę (a) można zatem zapisać następująco:Andrzej Gawęcki - „Mechanika materiałów i konstrukcji prętowych” 2003r.Alma Mater