Поперечная сила — внутренний силовой фактор

Привет! Спасибо, что изучаешь материалы нашего проекта – SoproMats. В этой статье расскажем ВСЕ о поперечной силе: что это такое, зачем она нужна, как вычисляется и в чем измеряется. В конце этой статьи, дадим ссылочки на материалы, которые связаны с поперечной силой. Например, дадим ссылку на урок по построению эпюры от этой величины, примеры решения задач и т.д.

Что такое поперечная сила?

Поперечная сила – это один из внутренних силовых факторов, возникающий в поперечных сечениях элементов конструкций, работающих на поперечный изгиб. Как правило, на поперечный изгиб работают балки, и именно одну из таких будем сегодня рассчитывать в нашем уроке.

Поперечная сила обозначается как Q и к этой букве приписывается индекс, совпадающий с названием координатной оси, которая параллельна поперечной силе. Обычно это ось y, поэтому дальше в статье и на сайте будем использовать обозначение поперечной силы — Qy.

Зачем нужно рассчитывать поперечную силу?

Эта величина используется при расчетах на прочность, в частности, при вычислении касательных напряжений, взять ту же формулу Журавского, где поперечная сила занимает важное место:

Построив эпюру, мы можем однозначно определить то сечение, где поперечная сила максимальная и рассчитать именно его. Сами по себе эти силы, за редкими исключениями, на прочность балок влияют незначительно. Например, для такой балки:

Построение эпюры поперечных сил

По эпюрам видно, что максимальная поперечная сила в сечении A равна 11,25 кН, а изгибающий момент, в сечении С, равен 12.66 кНм. Предположим, что балка имеет в сечении двутавр №16 по ГОСТ 8239-89. Выполнив расчет, получим: максимальное касательное напряжение, зависящее от поперечной силы равно 27.68 МПа. В свою очередь нормальное напряжение, от изгибающего момента, равно 116.11 МПа. Таким образом, напряжение от момента получилось в 4 раза больше.

Поэтому, при подборе сечения балок, расчет ведут только по нормальным напряжениям. После вычисления размеров, делают проверку с учетом касательных напряжений. И в большинстве случаев сечения проходят эту проверку. Исключениями могут быть расчетные схемы, у которых значительные нагрузки, а расстояния между опорами небольшое, либо имеется короткая консоль. Тем самым, получаются существенные расчетные значения касательных напряжений.

Так вот, очень важно при расчете эпюр определить максимальное нормальное напряжение. Если на балку действует распределенная нагрузка, как в нашем примере, то значение поперечной силы, в пределах одного участка, может меняться с положительного на отрицательное и наоборот. То есть эпюра, в таком случае, пересекает нулевую линию. А там, где это происходит, на эпюрах изгибающих моментов, находятся экстремальные значения, эти места еще называют точками перегиба эпюры. Как раз, эти значения, часто, оказываются теми самыми наибольшими величинами, которые идут в расчет. Но не всегда так! Однако, проверять экстремумы у эпюр моментов, нужно. И помочь в этом, может эпюра поперечных сил. В данном уроке, мы не будем вычислять экстремумы, так как это история для следующего урока про эпюры изгибающих моментов.

Статьи про поперечную силу:

Как построить эпюру поперечных сил? Прочитав этот материал, Вы узнаете, как это сделать тремя методами: подробным, упрощенным и быстрым. Все методики показаны на примере одной и той же балки.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *