Доказательство теоремы клапейрона

Определим работу, которую совершает сила , действующая, например, на балку, изображенную на рис. 15.1, а.

Будем считать, что нагрузка прикладывается к балке статически, то есть она медленно возрастает от нуля до заданной величины.

Пусть в некоторый момент сила, достигшая значения , вызвала в месте своего приложения прогиб балки, равный .

Увеличим это значение силы на бесконечно малую величину . Такое изменение нагрузки приведет к дополнительному прогибу . Очевидно, что элементарная дополнительная работа будет равна: .

Полная работа, совершенная внешней силой, определяется по формуле: .Для линейно деформируемой системы (график зависимости между прогибом и силой P для такой системы показан на рис. 15.1, б) прогиб балки пропорционален внешней нагрузке, то есть ,

где – коэффициент пропорциональности или перемещение от силы, равной единице . Коэффициент часто называют и податливостью системы.

Дифференцируя уравнение , найдем: .

Подставляя формулу в формулу и учитывая уравнение , получим: ,что и требовалось доказать. Полученное выражение соответствует теореме Клапейрона.

26. Содержание

    • Реальная конструкция и расчетная схема. Внешние и внутренние силы. Метод сечений
    • Например:
    • Основные гипотезы и принципы сопротивления материалов
    • Плоский изгиб. Деформации и нормальные напряжения при чистом изгибе.
    • Плоский изгиб. Касательные напряжения при изгибе.
    • Оценка прочности балок при изгибе.
    • Рациональная форма поперечных сечений балок при изгибе.
    • Балки равного сопротивления (Балка равнопрочная)
    • Дифференциальное уравнение упругой линии балки при изгибе.
    • Применение метода начальных параметров к расчету балок.
    • Напряженно-деформированное состояние (виды ндс и их особенности)
    • Главные площадки и главные напряжения.
    • Метод Мора – графический метод определения напряжений.
    • Обобщенный закон Гука.
    • Теории предельных состояний (основные понятия и диаграммы предельных напряжений для хрупких и пластичных материалов).
    • Первая теория предельного состояния. Гипотеза наибольших нормальных напряжений.
    • Вторая теория предельного состояния. Гипотеза наибольших линейных деформаций.
    • Третья теория предельного состояния – теория наибольших касательных напряжений.
    • Доказательство теоремы клапейрона
    • Теорема о взаимности работ (теорема Бетти).
    • Доказательство теоремы о взаимности работ
    • Теорема о взаимности перемещений (теорема Максвелла).
    • Теорема Кастильяно (об определении перемещения точки приложения силы).
    • Определение перемещений методом Мора.
    • Способ Верещагина (способ перемножения эпюр).
    • Метод сил: определение степени статической неопределимости системы.
    • Выбор основной системы по методу сил при расчете статически неопределимой стержневой системы.
    • Метод сил для расчета статически неопределимой стержневой системы (порядок расчета и проверки).