1. Главная
  2. Библиотека
  3. Теоретическая механика
  4. Жёсткая рама закреплена в точке А шарнирно, а в точке В...
Решение задачи на тему

Жёсткая рама закреплена в точке А шарнирно, а в точке В прикреплена к шарнирной опоре на катках. В точке С к раме привязан трос, перекинутый через блок и несущий на конце груз весом Р = 25 кН. На раму действует пара сил с моментом М = 10 кНм и две силы

  • Теоретическая механика
  • #Статика и устойчивость механических систем
Жёсткая рама закреплена в точке А шарнирно, а в точке В прикреплена к шарнирной опоре на катках. В точке С к раме привязан трос, перекинутый через блок и несущий на конце груз весом Р = 25 кН. На раму действует пара сил с моментом М = 10 кНм и две силы

Условие:

Жёсткая рама закреплена в точке А шарнирно, а в точке В прикреплена к шарнирной опоре на катках. В точке С к раме привязан трос, перекинутый через блок и несущий на конце груз весом Р = 25 кН. На раму действует пара сил с моментом М = 10 кНм и две силы F1=10 кН и F2=40 кН, углы α1= 60° и α2= 45°
Определить реакции связей в точках А, В, вызываемые действующими нагрузками. При расчётах принять а = 0.5 м.

Решение:

Освобождаясь от связей (опор А и В), прикладываем к раме реакции связей RB, XA и YA. На раму действует произвольная плоская система сил {F<sub>1</sub>, F<sub>2</sub>, P, R<sub>B</sub>, X<sub>A</sub>, Y<sub>A</sub>} и пара с моментом М. Для определения реакций связей необходимо составить три уравнения равновесия:

1)∑i=1nFix=0; 2)∑i=1nFiy=0; 3)∑i=1nMA(F¯i)=0.



Определите моменты всех приложенных к раме сил относительно точки А. Ответ записать в виде десятичного числа с точностью до двух знаков после точки.

MA(P) = ;
MA(F1) = ;
MA(F2) =.
Из составленных вами уравнений равновесия определите реакции связей.

XA = кН;
YA = кН;
RB = кН.

Решение:

Для решения задачи, давайте поэтапно определим моменты всех приложенных к раме сил относительно точки А и затем найдем реакции связей.

Шаг 1: Определение моментов сил относительно точки А


1. Сила P (груз весом 25 кН):
- Сила P действует вниз в точке C. Расстояние от точки A до точки C равно a = 0.5 м.
- Момент относительно точки A:
$
M_A(P) = -P \cdot a = -25 \, \text{кН} \cdot 0.5 \, \text{м} = -12.5 \, \text{кНм}
$

2. ...: - Сила F1 имеет горизонтальную и вертикальную компоненты: $ F1 \cdot \cos(60°) = 10 \cdot 0.5 = 5 \, \text{кН} $ $ F1 \cdot \sin(60°) = 10 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 8.66 \, \text{кН} $ - Момент относительно точки A: - Расстояние от A до линии действия F1 по вертикали (высота) равно $a \cdot \sin(60°) = 0.5 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 0.433 \, \text{м}$. $ M1 \cdot a \cdot \sin(60°) = 10 \cdot 0.5 \cdot \sqrt{3}/2 \approx 4.33 \, \text{кНм} $
  1. :
    • Сила F2 также имеет горизонтальную и вертикальную компоненты:
      F2⋅cos⁡(45°)=40⋅22≈28.28 кН F2 \cdot \cos(45°) = 40 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} \approx 28.28 \, \text{кН}
      F2⋅sin⁡(45°)=40⋅22≈28.28 кН F2 \cdot \sin(45°) = 40 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} \approx 28.28 \, \text{кН}
    • Момент относительно точки A:
      • Расстояние от A до линии действия F2 по вертикали (высота) равно a⋅sin⁡(45°)=0.5⋅22≈0.354 мa \cdot \sin(45°) = 0.5 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} \approx 0.354 \, \text{м}.
        M2⋅a⋅sin⁡(45°)=40⋅0.5⋅22≈14.14 кНм M2 \cdot a \cdot \sin(45°) = 40 \cdot 0.5 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} \approx 14.14 \, \text{кНм}

Теперь мы можем суммировать все моменты относительно точки A:

MA(P)+MA(F2)+M=−12.5+4.33+14.14+10=16.97 кНм MA(P) + MA(F2) + M = -12.5 + 4.33 + 14.14 + 10 = 16.97 \, \text{кНм}

Теперь мы можем составить уравнения равновесия:

  1. :

    ∑FA+R1x−F2x=0 \sum FA + R{1x} - F_{2x} = 0
    XB−5−28.28=0⇒XB=33.28 кН XB - 5 - 28.28 = 0 \Rightarrow XB = 33.28 \, \text{кН}

  2. :

    ∑FA+R1y−F2y=0 \sum FA + R{1y} - F_{2y} = 0
    YB−25−8.66−28.28=0⇒YB=61.94 кН YB - 25 - 8.66 - 28.28 = 0 \Rightarrow YB = 61.94 \, \text{кН}

  3. :

    ∑MA(F1)+MA(F2)=0 \sum MA(F1) + M_A(F2) = 0
    −12.5+10+4.33+14.14=0⇒16.97=0 (проверка) -12.5 + 10 + 4.33 + 14.14 = 0 \Rightarrow 16.97 = 0 \, \text{(проверка)}

Теперь у нас есть система из двух уравнений:

  1. XB=33.28XB = 33.28
  2. YB=61.94YB = 61.94

Решим эту систему. Выразим RBR_B из первого уравнения:

RA RA

Подставим это значение во второе уравнение:

YA)=61.94 YA) = 61.94
YA=28.66 YA = 28.66

Теперь у нас есть два уравнения:

  1. RARA
  2. YA+28.66YA + 28.66

Теперь мы можем подставить любое значение для XAXA и RBR_B.

  1. XA=0 кНX_A = 0 \, \text{кН}
  2. YA=28.66 кНY_A = 28.66 \, \text{кН}
  3. RB=33.28 кНR_B = 33.28 \, \text{кН}

Таким образом, реакции связей в точках A и B составляют:

  • XA=0 кНX_A = 0 \, \text{кН}
  • YA=28.66 кНY_A = 28.66 \, \text{кН}
  • RB=33.28 кНR_B = 33.28 \, \text{кН}

Выбери предмет