連続梁の境界条件

中央の柱を横切る連続梁があります(正しく描画したかどうかはわかりません)。

ここに画像の説明を入力

変位と力の図は次のとおりです。

画像を入力ここでの説明

最初の図は曲げモーメント、2番目は軸力、3番目は変位です。

ここで、境界条件は何ですか。 $ R_A $、$ R_B $、$ R_C $で?

私が推測できることから、

$ w(0)= w(L)= w( 2L)= 0 $(3つのサポートでのたわみに対応)

$ M(0)= M(2L)= 0 $、または$ \ frac {d ^ 2w(0)} {dx ^ 2} = \ frac {d ^ 2w(2L)} {dx ^ 2} = 0 $(瞬間に対応)

しかし、次のことを行うために、まだいくつかの境界条件が欠落していると思われます。連続体の完全な変位/力の図を導き出しますousビーム。私が見逃した境界条件はありますか?

回答

ミドルサポートの勾配の互換性がありませんか? :

$$ \ frac {dw(L ^-)} {dx} = \ frac {dw(L ^ +)} {dx} $$

の場合対称ジオメトリ&の荷重では、中央のサポートでの梁の勾配はゼロになります。

x = Lで曲げモーメントに導関数がないため、 2つの半分のたわみを別々に導き出し、互換性を持ってそれらを「結合」する必要があります。

更新:ビーム偏向式の導出:

オイラー-ベルヌーイビーム方程式から開始し(一定のEIを想定)、外側からxを取ります中心に向かってサポート:$$ q = EI \ frac {dw ^ 4} {dx ^ 4} $$

4回の統合:

$$ EI \ frac {d ^ 3 w} {dx ^ 3} = qx + A $$ $$ EI \ frac {d ^ 2 w} {dx ^ 2} = q \ frac {x ^ 2} {2} + Ax + B $$ $$ EI \ frac {dw} {dx} = q \ frac {x ^ 3} {6} + A \ frac {x ^ 2} {2} + Bx + C $$ $$ EI w = q \ frac {x ^ 4} {24} + A \ frac {x ^ 3} {6} + B \ frac {x ^ 2} {2} + Cx + D $$

問題が対称であることに気付くと、境界条件は次のようになります。$$ w(0)= w(L)= 0 $$ $$ \ frac {dw(L)} {dx} = 0 $$ $$ \ frac {d ^ 2 w(0)} {dx ^ 2} = 0 $$

したがって、すぐに次のことがわかります。$ B = D = 0 $

これで、2つの未知数(A、C)を持つ2つの方程式ができました。解くと次のようになります。$$ A =-\ frac {3 L q} {8} $$ $$ C = \ frac {L ^ 3 q} {48} $$

これですべてを代入できます定数はwの方程式に戻ります。結果を単純化すると、次のようになります。

$$ w = \ frac {qx} {48EI}(Lx)^ 2(L + 2 x)$$

これは参照された結果と同じですここ(座標系の中心がx = 0であることに注意してください)。また、これが支柱付きカンチレバーとまったく同じ結果であることに注意してください。これは対称性によるものです。つまり、中心の梁の勾配はゼロです(これは片持ち梁の支持と同じ境界条件です)。

曲げモーメントの式に代入することもできます:

$$ M = EI \ frac {d ^ 2 w} {dx ^ 2} = \ frac {1} {8} qx(4 x-3 L)$$

コメント

  • a)傾斜条件の互換性は、連続ビームを2つのスパンビームとしてモデル化できる場合にのみ役立ちます。この場合、どのように役立ちますか? b)曲げモーメントが$ L $で不連続であると言うのはなぜですか?私の質問のモーメント図は、それが連続的であることを明確に示しています。
  • 少し詳しく説明でき、境界条件が連続ビームの変位/曲げモーメント図にどのようにつながるかを示すことができれば幸いです。 。
  • @ Graviton、a)派生で質問を更新します。 b)あなたは正しいです、私は私の数学的用語に少し緩んでいました。つまり、曲げモーメントにはx = Lで導関数がありません。

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