Аналитический расчет прогиба пространственной шарнирно-стержневой рамы с произвольным числом панелей

Abstract

Постановка задачи. Ставится задача получить в символьном виде зависимость прогиба предлагаемой схемы статически определимой пространственной фермы регулярного типа от числа панелей при различных нагрузках, в том числе при нагрузке из плоскости фермы. Ферма имеет два независимых параметра, задающие ее пропорции. Результаты. Для нескольких видов нагружения по формуле Максвелла-Мора выведены аналитические зависимости прогибов конструкции от числа панелей, нагрузки и размеров. При обобщении серии частных решений с заданным числом панелей на произвольное число панелей совместно с операторами системы компьютерной математики Maple использован метод индукции. Получены асимптотические приближения решений. Выводы. Предложенная схема пространственной рамы с двумя независимыми числами панелей, задающими пропорции конструкции, допускает аналитическое решение задачи о прогибе при различных видах нагружения. Выведенные формулы могут быть использованы как тестовые для оценки приближенных численных решений и в задачах оптимизации. Statement of the problem. The task is to obtain in symbolic form the dependence of the deflection of the proposed scheme of a statically definable spatial truss of a regular type on the number of panels under various loads, including the load from the truss plane. A truss has two independent parameters that define its proportions. Results. For several types of loading according to the Maxwell - Mohr formula, analytical dependences of the deflections of the structure on the number of panels, load, and dimensions are derived. When generalizing a series of partial solutions with a given number of panels to an arbitrary number of panels, together with operators of the Maple computer mathematics system, the induction method is used. Asymptotic approximations of solutions are obtained. Conclusions. The proposed model of a spatial frame with two independent numbers of panels that define the proportions of the structure allows an analytical solution of the problem of deflection under different types of loading. The derived formulas can be used as test formulas for evaluating approximate numerical solutions and for optimization problems.