Sources/Lexikon/Euler-Bernoulli-Balken/Standard-Lösungen: Unterschied zwischen den Versionen

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==Balken unter Endmoment==
==Balken unter Endmoment==
<table class="wikitable" style="background-color:white;">
<tr><th>Skizze</th><th><math>E\,I\,w'_A</math></th><th><math>E\,I\,w'_B</math></th><th><math>E\,I\,w(\xi)</math></th><th><math>E\,I\,w_{max}</math></th></tr>
<tr><td>[[Datei:EBB-load-case-02.png|alternativtext=|rahmenlos|200x200px]]</td><td><math>0</math></td><td><math>M\,\ell</math></td><td><math>\displaystyle \frac{1}{2} M\, \ell^2 \, \xi^2</math></td><td><math>\displaystyle \frac{1}{2} M\, \ell^2</math></td></tr>
</table>


==Balken Streckenlast==
==Balken Streckenlast==
<table class="wikitable" style="background-color:white;">
<tr><th>Skizze</th><th><math>E\,I\,w'_A</math></th><th><math>E\,I\,w'_B</math></th><th><math>E\,I\,w(\xi)</math></th><th><math>E\,I\,w_{max}</math></th></tr>
<tr><td>[[Datei:EBB-load-case-03.png|alternativtext=|rahmenlos|200x200px]]</td><td><math>\displaystyle \frac{q_0\; \ell^3}{24}</math></td><td><math>\displaystyle -\frac{q_0\; \ell^3}{24}</math></td><td><math>\displaystyle \frac{q_0\; \ell^4}{24}\left(3 \xi^5 - 10 \xi^3 + 7 \xi \right)</math></td><td><math>\displaystyle \frac{5\, q_0\; \ell^4}{384}</math></td></tr>
</table>


==Einzellast, doppeltgelenkige Lagerung==
==Einzellast, doppeltgelenkige Lagerung==
<table class="wikitable" style="background-color:white;">
<tr><th>Skizze</th><th><math>E\,I\,w'_A</math></th><th><math>E\,I\,w'_B</math></th><th><math>E\,I\,w(\xi)</math></th><th><math>E\,I\,w_{max}</math></th></tr>
<tr><td>[[Datei:EBB-load-case-04.png|alternativtext=|rahmenlos|200x200px]]</td><td><math>\displaystyle \frac{F\; \ell^2}{6} \left({{\alpha}^{3}}-3\cdot {{\alpha}^{2}}+2\cdot \alpha\right)</math></td><td><math>\displaystyle -\frac{F\; \ell^2}{6} \left({{-\alpha}^{3}}+ \alpha\right)</math></td><td><math>\displaystyle \frac{F\; \ell^3}{6} \left(\left( \alpha-1\right) \cdot {{\xi}^{4}}+\left( 2\cdot \alpha-3\cdot {{\alpha}^{2}}+{{\alpha}^{3}}\right) \cdot \xi + <\xi-\alpha>^3\right)</math></td><td><math>\displaystyle \frac{F\; \ell^3}{48} \text{ für } \alpha = 1/2</math></td></tr>
</table>


==Einzelmoment, doppeltgelenkige Lagerung==
==Einzelmoment, doppeltgelenkige Lagerung==
<table class="wikitable" style="background-color:white;">
<tr><th>Skizze</th><th><math>E\,I\,w'_A</math></th><th><math>E\,I\,w'_B</math></th><th><math>E\,I\,w(\xi)</math></th><th><math>E\,I\,w_{max}</math></th></tr>
<tr><td>[[Datei:EBB-load-case-05.png|alternativtext=|rahmenlos|200x200px]]</td><td><math>\begin{array}{ll}&\displaystyle \frac{M\; \ell}{6} \left(  3\cdot {{\alpha}^{2}}-6\cdot \alpha+2 \right)\\=& \displaystyle -\frac{M\; \ell}{24} \text{ für }\alpha=1/2, \xi= 0\end{array}</math></td><td><math>\displaystyle \frac{M\; \ell}{6} \left(3\,\alpha^2-1\right)</math></td><td><math>\displaystyle \frac{M\; \ell^2}{6} \left(
\xi^3+\xi (2-6 \alpha+3 \alpha^2) - 3\cdot <\xi-\alpha>^2\right)</math></td><td><math>\displaystyle \frac{M\; \ell^2}{72\;\sqrt{3}} \text{ für } \alpha = 1/2</math>{{MyAttention|title=Achtung|text=! Das ist das Maximum der Auslenkung für α=1/2,
nicht das absolute Maximum !}}</td></tr></table>
{{MyCodeBlock|
title=Maxima Source Code
|text=Zum Nachrechnen steht hier der Quellcodes des CAS.
|code=
<syntaxhighlight lang="lisp" line start=1>
/*******************************************************/
/* MAXIMA script                                      */
/* version: wxMaxima 15.08.2                          */
/* author: Andreas Baumgart                            */
/* last updated: 2018-02-16                            */
/* ref: TMC, Labor 3                                  */
/* description: analytische Lösung für load-case-5    */
/*                                                    */
/*******************************************************/
feld: makelist(w[i](x) = sum(C[i,j]*x^j,j,0,3),i,1,2);
BC : [subst([x=0],    subst(feld,w[1](x))    )=0,
      subst([x=0],diff(subst(feld,w[1](x)),x,2))=0,
      subst([x=a],    subst(feld,w[1](x))    )=subst([x=a],    subst(feld,w[2](x))    ),
      subst([x=a],diff(subst(feld,w[1](x)),x,1))=subst([x=a],diff(subst(feld,w[2](x)),x,1)),
      subst([x=a],diff(subst(feld,w[1](x)),x,3))=subst([x=a],diff(subst(feld,w[2](x)),x,3)),
      EI*subst([x=a],diff(subst(feld,w[1](x)),x,2))-M=EI*subst([x=a],diff(subst(feld,w[2](x)),x,2)),
      subst([x=l],    subst(feld,w[2](x))    )=0,
      subst([x=l],diff(subst(feld,w[2](x)),x,2))=0];
IC : flatten(makelist(makelist(C[i,j],j,0,3),i,1,2));
sol[1]: solve(BC,IC)[1];
sol[2]: ratsimp(subst([x=xi*l,a=alpha*l],subst(sol[1],feld)));
/* foeppel - part */
expand(subst(sol[2],w[2](xi*l)-w[1](xi*l))/(M*l^2/(6*EI)));
ratsimp(subst(sol[2],w[1](xi*l))/(M*l^2/(6*EI)));
plot2d(subst([xi=t,alpha=1/2],[[parametric,xi,subst(sol[2],w[1](xi*l))/(M*l^2/(6*EI)),[t,0,alpha]],
                              [parametric,xi,subst(sol[2],w[2](xi*l))/(M*l^2/(6*EI)),[t,alpha,1]]]),
                            [legend,"ξ<α","ξ>α"],
                            [xlabel, "x/l →"],
                            [ylabel, "w(x)/W →"]);
/* maximum */
maxi : solve(diff(subst([alpha=1/2],subst(sol[2],w[1](xi*l))),xi)=0,xi);
WM : -subst([3^(5/2) = 3^2*sqrt(3)], ratsimp(subst(maxi[2],subst([alpha=1/2],subst(sol[2],w[1](xi*l))))));
PM : ratsimp(subst([xi=0],subst([alpha=1/2],diff(subst(sol[2],w[1](xi*l)),xi)/l)));
</syntaxhighlight>}}


==Kragbalken Streckenlast==
==Kragbalken Streckenlast==
<table class="wikitable" style="background-color:white;">
<tr><th>Skizze</th><th><math>E\,I\,w'_A</math></th><th><math>E\,I\,w'_B</math></th><th><math>E\,I\,w(\xi)</math></th><th><math>E\,I\,w_{max}</math></th></tr>
<tr><td>[[Datei:EBB-load-case-06.png|alternativtext=|rahmenlos|200x200px]]</td><td><math>0</math></td><td><math>\displaystyle \frac{q_0\; \ell^3}{6}</math></td><td><math>\displaystyle \frac{q_0\; \ell^4}{24}\left(\xi^4 - 4 \xi^3 + 6 \xi^2 \right)</math></td><td><math>\displaystyle \frac{q_0\; \ell^4}{8}</math></td></tr>
</table>

Aktuelle Version vom 16. April 2021, 10:10 Uhr

Biegelinien-Tabelle in Anlehnung an Literatur: Gross e.a.: Formeln und Aufgaben zur Technischen Mechanik 2.

Wir nutzen dafür

Das Föppel-Symbol:

Eine Dimensionslose Schreibweise:

,

Kragbalken

Skizze

Balken unter Endmoment

Skizze

Balken Streckenlast

Skizze

Einzellast, doppeltgelenkige Lagerung

Skizze

Einzelmoment, doppeltgelenkige Lagerung

Skizze
Achtung:
! Das ist das Maximum der Auslenkung für α=1/2, nicht das absolute Maximum !

Maxima Source Code

Zum Nachrechnen steht hier der Quellcodes des CAS.


/*******************************************************/
/* MAXIMA script                                       */
/* version: wxMaxima 15.08.2                           */
/* author: Andreas Baumgart                            */
/* last updated: 2018-02-16                            */
/* ref: TMC, Labor 3                                   */
/* description: analytische Lösung für load-case-5     */
/*                                                     */
/*******************************************************/

feld: makelist(w[i](x) = sum(C[i,j]*x^j,j,0,3),i,1,2);

BC : [subst([x=0],     subst(feld,w[1](x))     )=0,
      subst([x=0],diff(subst(feld,w[1](x)),x,2))=0,
      subst([x=a],     subst(feld,w[1](x))     )=subst([x=a],     subst(feld,w[2](x))     ),
      subst([x=a],diff(subst(feld,w[1](x)),x,1))=subst([x=a],diff(subst(feld,w[2](x)),x,1)),
      subst([x=a],diff(subst(feld,w[1](x)),x,3))=subst([x=a],diff(subst(feld,w[2](x)),x,3)),
      EI*subst([x=a],diff(subst(feld,w[1](x)),x,2))-M=EI*subst([x=a],diff(subst(feld,w[2](x)),x,2)),
      subst([x=l],     subst(feld,w[2](x))     )=0,
      subst([x=l],diff(subst(feld,w[2](x)),x,2))=0];

IC : flatten(makelist(makelist(C[i,j],j,0,3),i,1,2));

sol[1]: solve(BC,IC)[1];
sol[2]: ratsimp(subst([x=xi*l,a=alpha*l],subst(sol[1],feld)));

/* foeppel - part */
expand(subst(sol[2],w[2](xi*l)-w[1](xi*l))/(M*l^2/(6*EI)));
ratsimp(subst(sol[2],w[1](xi*l))/(M*l^2/(6*EI)));

plot2d(subst([xi=t,alpha=1/2],[[parametric,xi,subst(sol[2],w[1](xi*l))/(M*l^2/(6*EI)),[t,0,alpha]],
                               [parametric,xi,subst(sol[2],w[2](xi*l))/(M*l^2/(6*EI)),[t,alpha,1]]]),
                             [legend,"ξ<α","ξ>α"],
                             [xlabel, "x/l →"],
                             [ylabel, "w(x)/W →"]);

/* maximum */
maxi : solve(diff(subst([alpha=1/2],subst(sol[2],w[1](xi*l))),xi)=0,xi);
WM : -subst([3^(5/2) = 3^2*sqrt(3)], ratsimp(subst(maxi[2],subst([alpha=1/2],subst(sol[2],w[1](xi*l))))));
PM : ratsimp(subst([xi=0],subst([alpha=1/2],diff(subst(sol[2],w[1](xi*l)),xi)/l)));




Kragbalken Streckenlast

Skizze