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はり のたわみとたわみ角の求め方
目標
1. たわみとたわみ角を求める手順を説明できる
2. 集中荷重が作用する単純支持はり の
たわみとたわみ角を求めることができる
1/16
たわみとたわみ角を求める手順
① はりに生じる曲げモーメントを求める
② たわみの式からたわみとたわみ角を求める
②-2 たわみの式を積分する
②-3 境界条件から積分定数を決定する
②-1 たわみの式をつくる
2/16
集中荷重が作用する単純支持はり の
たわみとたわみ角
P
a b
ℓ
xEI
y
3/16
① 曲げモーメントを求める手順
①-1 支点反力を求める
①-3 せん断力を求める
①-4 曲げモーメントを求める
支点反力を図示する
力とモーメントの釣合いを考える
①-2 荷重条件で断面を場合分けする
せん断力によるモーメントを忘れずに考える
仮想切断して力の釣合いを考える
仮想切断してモーメントの釣合いを考える
釣合い式が異なるため
4/16
①-1 支点反力を求める
①-1-1 支点に作用する反力を図示する
①-1-2 力の釣合いを考える
①-1-3 モーメントの釣合いを考える
R1+R2 P− = 0
:左端周りPa R2ℓ− = 0+
R2 = ℓ P
a
R1 = ℓ P
b
a,0 <x< ℓa <x<
①-2 断面を場合分け
P
R2
R2ℓ
PaR1
a b
ℓy
x
5/16
①-3 せん断力を求める ( 0 < x < a )
R1
R2
F(x)
F(x)
P
a
x
①-3-1 位置 x の断面を考える
①-3-2 断面のせん断力F(x)を考える
①-3-3 力の釣り合いを考える
R1 = 0F(x) − F(x) =
ℓ P
b
6/16
①-3 せん断力を求める ( a < x < ℓ )
R1
R2
F(x)
F(x)
P
x
a
①-3-1 位置 x の断面を考える
①-3-2 断面のせん断力F(x)を考える
①-3-3 力の釣り合いを考える
R1 = 0PF(x) + −
R1= PF(x) −
= R2− =
ℓ P
a
−
7/16
①-4 曲げモーメントを求める
R1
F(x)
x
M(x)
F(x)x
①-4-1 位置 x で断面を考える
①-4-2 断面の曲げモーメントM(x)を考える
①-4-3 モーメントの釣合いを考える
M(x) = 0x− F(x)
M(x) = xℓ P
b
:左端周り
( 0 < x < a )
8/16
①-4 曲げモーメントを求める
R1
F(x)
P
x
a
M(x)
F(x)xPa
④-1. 位置 x で断面を考える
④-2. 断面の曲げモーメントM(x)を考える
④-3. モーメントの釣合いを考える :左端周り
M(x) = 0x− F(x) Pa−
x
ℓ
aP 1M(x) = ( )−
( a < x < ℓ )
9/16
② たわみ角とたわみを求める手順
②-2 たわみの式を積分する
②-3 境界条件から積分定数を決定する
dx
d y2
2 = −
EI
M
②-1 たわみの式をつくる
θ =
dx
dy
=−
EI
M
dx
y ( )=−
EI
M
dx dx
たわみ角
たわみ
+ C1
+ C1 + C2
C1, C2 : 積分定数
10/16
②-1 たわみの式をつくる
( )
M(x) =
xℓ P
b
( )a0 <x<
x
ℓaP 1 − ( )ℓa <x<
dx2
d y2
= −
EI
M(x)
=
−
EIℓ
bP
x
−
EIℓ
aP
( )a0 <x<
( )ℓa <x<( )xℓ −
11/16
②-2 たわみの式を積分する
dx
dy
=
y =
EIℓ
bP
( )C1−
2
1
x2+ ( )a0 <x<
EIℓ
aP
{ }( )2xℓ−
2
1
C3+ ( )ℓa <x<
( )
EIℓ
bP
−
6
1 x3+C1 x +C2 ( )a0 <x<
EIℓ
aP
{ }−
6
1 ( )3xℓ − C3( )xℓ − C4+ ( )ℓa <x<−
積分定数×4
たわみ角
たわみ
12/16
②-3-1 境界条件を見つける
a) 支持点
y x=0 = 0 y x=ℓ = 0
たわみは支持点で0
移動・回転支持点では自由に回転
たわみ角の境界条件にできない→
b) 荷重点
条件式:2
x=aでたわみ角とたわみが連続
積分定数の数だけ境界条件が必要
条件式:2
積分定数:4
y x=a-0= y x=a+0=dx
dy
x=a-0 dx
dy
x=a+0
13/16
②-3-2 積分定数を決定する
y x=0 = 0 y x=ℓ = 0
EIℓ
bP
( )C1−
2
1
a2+
EIℓ
aP
{ }( )2aℓ −
2
1
C3+=
y x=a-0= y x=a+0
=dx
dy
x=a-0 dx
dy
x=a+0
( )
EIℓ
bP
−
6
1 a3+C1 a =
EIℓ
aP
{ }−
6
1 ( )3aℓ − C3( )aℓ −−
C1 =
6
a( )ℓ+b ( )
C3 =
6
b ℓ+a
−
C2 = 0 = 0C4
14/16
{ }
たわみ角とたわみ
dx
dy
=θ =
{ }
6EIℓ
bP
−3x2 +
6EIℓ
aP
( )a0 <x<
( )ℓa <x<( )2xℓ −3
a( )ℓ+b
( )b ℓ+a−
y =
6EIℓ
bP
6EIℓ
aP
{ }−x2+ a( )ℓ+b x
{ }( )2xℓ − ( )b ℓ+a−− ( )xℓ −
( )a0 <x<
( )ℓa <x<
15/16
まとめ:
はり のたわみとたわみ角の求め方
1. たわみとたわみ角を求める手順
2. 集中荷重が作用する単純支持はり の たわみとたわみ角
① はりに生じる曲げモーメントを求める
② たわみの式からたわみとたわみ角を求める
②-2 たわみの式を積分する
②-3 境界条件から積分定数を決定する
②-1 たわみの式をつくる
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Editor's Notes

  1. 曲げモーメントを求めるところまでは復習
  2. せん断力と曲げモーメントを求める手順は,次の通りです. まず,はりに作用する反力を図示します. 次に,力とモーメントの釣り合いを考えて,支点反力を求めます. 最後に,荷重点の位置で場合分けをして,断面に生じるせん断力と曲げモーメントを求めます. それでは,単純支持はりに一つの集中荷重が作用している場合を例に,具体的な方法をみていきましょう
  3. モーメントはいままでの方法で求めておく
  4. 決めてみてください