7688

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

“Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет”

П.А. Хазов

Лабораторные работы по прикладной механике

Учебно-методическое пособие по подготовке к лабораторным занятиям по дисциплине

«Прикладная механика» для обучающихся по направлению подготовки 27.03.01 Стандартизация и метрология,

профиль Стандартизация и сертификация

Нижний Новгород

2016

2

УДК 624.04 (075)

П.А. Хазов Лабораторные работы по прикладной механике: [Электронный ресурс]: учеб.-метод.пос./П.А.Хазов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н.Новгород: ННГАСУ , 2016. – 34 с.; ил. 33 электрон. опт. диск (CD-RW)

Рассматриваются решения некоторых задач прикладной механики стержневых систем с помощью программно-вычислительного комплекса «Полюс». Приводятся задания для выполнения студентами лабораторных работ по прикладной механике.

Предназначено для студентов вузов направления 27.03.01 «Стандартизация и метрология», занимающихся по профилю «Стандартизация и сертификация».

©П.А.Хазов, 2016 ©ННГАСУ, 2016

3

Содержание

4

Введение

Прикладная механика - комплексная дисциплина, состоящая из трех разделов: теоретическая механика, сопротивление материалов и строительная механика. При этом основной упор в курсе прикладной механики делается на изучение практических методов расчета стержневых систем.

Для решения задач сопротивления материалов с помощью ЭВМ существует множество программно-вычислительных комплексов – SCAD, LIRA и пр. Эти программы позволяют решать целый ряд не только расчетных, но и конструкторских задач. При этом все они довольно сложны для пользователя и временные затраты на вычисление усилий с их помощью зачастую могут превысить затраты на аналогичное «ручное» решение. При этом существует ряд программ, позволяющих решить классические задачи прикладной механики достаточно быстро. Одной из них является программа для расчета стержневых строительных конструкций «ПОЛЮС». Данные методическое пособие ознакомит студентов с решением основных типов задач прикладной механики – задач теоретической механики, сопротивления материалов и строительной механики.

5

1. Лабораторная работа №1

Построение эпюр моментов и поперечных сил в статически определимой

балке с помощью ПВК «Полюс»

Для балки (рис.1) требуется с помощью ПВК «Полюс»:

1.Определить опорные реакции;

2.Построить эпюру моментов и эпюру поперечных сил.

Рис.1.1

Изучаемая балка

Расчет рекомендуется выполнять в следующем порядке:

1. Назначение типа связи для новых стержней

Поскольку балка является изгибаемым элементом, более удобным вновь вводимым стержнем будет стержень с жесткими связями по краям. Для назначения в панели управления выбирается меню «Настройки», затем

«параметры…». В появившемся окне в разделе «параметры для новых стержней» необходимо выбрать тип связи «жесткая».

2. Ввод опорных узлов

На вертикальной панели команд выбирается команда «опорный узел».

После двойного щелчка в любую область экрана открывается окно «Свойства узла». Вводятся координаты первого опорного узла – х = 0, у = 0. Для моделирования шарнирно-подвижной опоры воспользуемся стержнем с шарнирами по концам. Тогда опорный узел должен располагаться на любом расстоянии ниже точки закрепления балки, а координата х опорного узла

6

должна совпадать с таковой у точки закрепления. Например, вводятся координаты х = 15, у = - 1. Тогда закрепляемый узел балки превратится в свободный. В случае, если узел оказался за границами экрана, необходимо выбрать команду «показать всю конструкцию» на горизонтальной панели команд.

3. Ввод свободных узлов

Свободным является узел балки, в котором приложена сосредоточенная сила, сосредоточенный момент, начинается или заканчивается равномерно-

распределенная нагрузка, под которым находится опора. На панели команд выбирается команда «свободный узел». После двойного щелчка в любую область экрана открывается окно «Свойства узла». Поочередно вводятся координаты свободных узлов. Схема на экране при этом примет вид

(рис.1.2):

Рис.1.2

Опорные и свободные узлы балки

4. Добавление стержней

На вертикальной панели команд выбирается команда «стержень». Для добавления стержня поочередно выбираются его начальный (левый) узел и конечный (правый) узел. Если узлы лежат на одной прямой, недостаточно соединить их одним стержнем, стержней должно быть столько, сколько промежутком между узлами. Так же необходимо ввести и опорный стержень.

Для отображения номеров узлов и стержней на горизонтальной панели выбирается команда «Включить/Выключить номера элементов». После ввода стержней схема на экране примет вид (рис.1.3):

7

Рис.1.3

Схема балки после ввода стержней

5. Установка шарниров

Для установки шарниров в вертикальном меню выбирается команда

«редактирование», после чего выполняется двойной щелчок по первому стержню. В открывшемся окне для начального узла устанавливается тип связи «шарнир». Затем аналогично у опорного стержня шарниры устанавливаются в обоих узлах (рис.1.4):

Рис.1.4

Схема балки после установки шарниров

6. Назначение нагрузок

Для задания сосредоточенной силы и распределенной нагрузки выбираются соответствующие команды на вертикальной панели, а в открывающихся окнах вводятся соответствующие значения. Для моделирования сосредоточенного момента необходимо задать пару сил. Для этого вводятся узлы, ограничивающие консоли в точке приложения момента.

Для удобства, расстояние между узлами принимается равным 1м. Тогда координаты узлов будут равны: [2.5, -0.5], [2.5, 05]. Узлы соединяются с узлом 2 стержнями, а по краям прикладывается пара сил, сонаправленная с моментом и численно равная ему (рис.1.5):

9

ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Определить реакции, построить эпюры моментов и поперечных сил в балке (рис.1.7) с помощью ПВК «ПОЛЮС», где: № схемы – № компьютера в компьютерном классе, значение сосредоточенной силы [кН] – № студента в списке группы.

2.Выполнить расчет той же балки любым из методов сопротивления материалов. Сравнить результаты.

Рис. 1.7