Построение ядра сечения

Рассмотрим некоторое сечение (рис.19.14).

рис.19.14 рис.19.15

Если точка приложения силы F находится на границе ядра сечения, то зоны растяжения не будет. Бесконечно малое удаление силы от ядра приведет к тому, что появится зона растяжения, значит для точек границы ядра нейтральная линия касается нашего сечения.

Следовательно, для построения ядра надо рассмотреть всевозможные касательные к сечению и найти для этих случаев точки приложения силы. Соединив затем эти точки, найдем ядро сечения.

Примечание:

Если контур состоит из прямых отрезков, то задача построения ядра сильно облегчается.

Рассмотрим процедуру построения ядра сечения.

Запишем уравнение I-ой нейтральной линии (рис.19.15). Это уравнение, проходящее через две точки 1-2:

. (19.9)

Уравнение (19.9) должно совпадать с уравнением (19.8). Таким образом, уравнение (19.9) известно, и известны , надо найти .

Для этого сначала полагаем x=0. Из соотношения (19.9) находим y, подставляем эти х, у в уравнение (19.8) и находим у_F.

Для отыскания х_F полагаем y = 0. Из формулы (19.9) находим x, подставляем эти х и у в уравнение (19.8) и находим х_F.

Важное примечание. Рассмотрим угловую точку В. Через точку В можно провести бесконечно много касательных.

Однако все прямые, проходящие через точку В, описываются уравнением, которое удовлетворяется при подстановке . Подставим их в уравнение (19.8):

.

Поскольку , - это известные числа, то в результате получим

,

где a, b, c – постоянные. Это есть уравнение прямой, на которой лежат точки границы ядра.

Таким образом, при переходе от стороны BC к стороне BD, искать не нужно, а нужно просто соединить прямой две точки границы ядра, которые получены для BC и BD.

Рассмотрим примеры. Найдем ядро сечения для прямоугольника.

рис.19.16

Для I-ой нейтральной линии уравнение прямой (19.9) имеет вид:

. (19.10)

Для (19.8) имеем:

, , .

Тогда (19.8) примет вид:

.

Умножая на получим:

. (19.11)

Полагаем сначала х = 0. Тогда из (19.10) вытекает, что . Подставляя в (19.11) получаем:

.

Найдем х_F. Поскольку в (19.10) можно принимать лишь , то полагаем , x – любое число, например x=b/2. Подставляя в (19.11), найдем:

.

Отсюда: .

.

Аналогично найдем точку границы ядра сечения для случая, когда нейтральная линия проходит вертикально (II-ая нейтральная линия) Тогда получим , .

Точно так же определяются еще 2 точки. В результате получим ядро сечения, изображаемое на рисунке (19.16) в виде ромба.

Для двутавра, швеллера, круга ядра сечения имеют виды, приведенные на (рис.19.17).

рис.19.17