38 1 380KB
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RÉSISTANCE DES MATÉRIAUX
6. Poutres (0)
Tableau 10 – Moment, effort tranchant et déformations des poutres consoles et des poutres droites à une travée d’inertie constante Définitions et hypothèses (1) Dénomination
Type
Poutre console
I
Poutre sur appuis simples
II
Poutre encastrée d’un côté, sur appui simple de l’autre
III
Poutre encastrée des deux côtés
IV
Réactions et moments sur appui
Représentation
Déformation
(1) Les moments fléchissants M et les efforts tranchants T sont comptés dans le sens habituel de la Résistance des matériaux. Les réactions verticales R sont comptées positivement vers le haut. Les rotations ω sont comptées positivement dans le sens trigonométrique. Les flèches v sont comptées positivement vers le haut.
Caractéristiques
Moment
Effort tranchant
Réactions Type
Charges
Diagramme
Équations M
R A = p,
Diagramme
Équations
2 px 1
= – ------------2 T = px1
MB = 0 p, 2
M A = – -----------2
RA = P
I RA = P
M = – Px1 MB = 0
T=P
MA = – P ,
B à C :M = 0 C à A : M = P (x – α ) MC = 0 MA = – P α
BàC:T=0 CàA:T=P
3
M p1 , R A = ----------2
p1 x 1 = – ---------------6,
MB = 0 p1 , 2 M A = – --------------6
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2
p1 x 1 T = --------------2,
Form. C 2 060 − 25
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Tableau 10 – Moment, effort tranchant et déformations des poutres consoles et des poutres droites à une travée d’inertie constante (suite) Caractéristiques
Moment
Effort tranchant
Réactions Type
Charges
Diagramme
RA = RB
RB
M
p, = ---------2
α = P 1 – -----, α = P -----,
1
MO
Diagramme
px = --------- ( , – x ) 2 p ,2 = -------------8
P A à O : M = ------ x 2 P O à B : M = ------ ( , – x ) 2 P, M O = ---------4
P R A = R B = -----2
RA
Équations
2
RA = R B = P
x (, – α) A à C : M = P -----------------------, α (, – x) ----------------------CàB: M = P , α (, – α) M C = P -----------------------,
A à C : M = Px C à C’ : M = Pa C′à B : M
II
RA RB
M
O à B : T = – P /2
α A à C : T = P 1 – -----, α T A = P 1 – -----, α C à B : T = – P -----, α T B = – P -----,
1 1
= P (, – x)
C’ à B : T = – P
p1 , p1 x 2 T = ------------ – ---------------6 2,
3 pour x m = , ----------3
OàB:M
p1 , p1 x 3 = ------------ x – --------------4 3, 3 p1 , p1 x 1 = ------------ x 1 – ---------------4 3, p1 , 2 = ---------------12
M
x = m 1 + ( m 2 – m 1 ) ----,
MO
m1 + m2 = -----------------------2
AàO: p1 , p1 x 2 T = ----------- – ---------------4 , OàB:
2
p1 , p1 x 1 T = – ------------ + --------------4 ,
m2 – m1 T = ------------------------,
M =m RA = R B = 0
RA = RB
Form. C 2 060 − 26
T=0
MO = m AàC:M
m = ------,
2 2
AàC : T = P
3 M max = ----------- p 1 , 2 27
MO m 2 – m1 R A = -----------------------, m1 – m 2 R B = -----------------------,
A à O : T = P /2
p1 x = ------------- ( , 2 – x 2 ) 6,
AàO:M p1 , R A = R B = ----------4
2
1
, T = p ----- – x 2
C à C’ : T = O
M C = M C ’ = Pa p1 , = -----------6 p1 , = -----------3
Équations
mx = – ----------,
1
2
x C à B : M = m 1 – ----, mα M C gauche = – ----------, mβ M C droite = -----------,
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m T = – ------,
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Tableau 10 – Moment, effort tranchant et déformations des poutres consoles et des poutres droites à une travée d’inertie constante (suite) Caractéristiques
Moment
Effort tranchant
Réactions Type
Charges
Diagramme
Équations
RA RB
1
MA M max
2
3 T = ----- p, – p x 1 8
P A à O : M = -------- ( 11 x – 3 , ) 16 3P, M A = – ------------16 5 O à B : M = -------- P ( , – x ) 16 5P, M O = -----------32
11 R A = -------- P 16 5 R B = -------- P 16
11 A à O : T = -------- P 16 5 O à B : T = – -------- P 16
AàC: Pβ (, 2 – β 2)(, – x ) M = -------- x – -----------------------------------------, 2, 2 P β ( 3, 2 – β 2 ) R A = -------------------------------------2, 3 2 P α ( 2, + β ) R B = ----------------------------------2, 3
MA M max
3m R A = ----------2, 3m R B = – ----------2,
p1 x1 2 = --------------- ( 3 , 2 – 5 x 1 ) 30 , 1 = – -------- p 1 , 2 15 p1 , 2 = -----------------15 5 , pour x 1 = ----------5
M MB MA
1
1
3m β2 R B = ----------- 1 – -------2, ,2
2
2
MA
p1 2 T = ------------- ( 5x 1 – , 2 ) 10 ,
m (3x – , ) = -----------------------------2, = m m = – ------2
AàC: m β 2 x1 - ------- – 2 M = ------- 3 1 – -------, 2 ,2 3m β2 = – ----------- 1 – -------2, ,2
P β (3, 2 – β 2 ) T = ---------------------------------------2, 3 P β (3, 2 – β 2) T A = -------------------------------------2, 3 CàB: Pα 2(2, + β ) T = – ----------------------------------2, 3 2 P α (2, + β ) T B = – -----------------------------------2, 3
P α 2(2, + β) - (, – x) M = ----------------------------------2, 3 P α 2 β (2, + β) M C = ----------------------------------------2, 3 M
4 R A = -------- p 1 , 10 p1 , R B = ----------10
AàC:
P β (, 2 – β 2) M A = – ----------------------------------2, 2 CàB:
III
RA
Équations
p,x 1 3 x 1 = --------------- ----- – ------2 4 , p, 2 = – ------------8 9 = ----------- p, 2 128 3 pour x 1m = ----- , 8
M 5 = ----- p, 8 3 ---= - p, 8
Diagramme
31 2 m β = ------- 1 1 – 3 --------- 2 2 ,
3m T = ----------2,
4
2
2
T
CàB:
1 2 β β 3m = ----------- 1 1 – --------- 2 ----2 , ,
β 2 x1 3m - ------M = ----------- 1 – -------, 2 ,2 M C droite
2
1
2
1
2
3m β2 = – ----------- 1 – -------2, ,2
TA = TB 3m β2 = – ----------- 1 – -------2, ,2
2
m β2 β M Cgauche = ----- 3 1 – ------2- ----- – 2 2 , ,
1
2
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Tableau 10 – Moment, effort tranchant et déformations des poutres consoles et des poutres droites à une travée d’inertie constante (suite) Caractéristiques
Moment
Effort tranchant
Réactions Type
Charges
Diagramme
Équations M
p, R A = R B = --------2
MA MO
RA = RB
P = ----2
Diagramme
Équations
1 1 = ----- px ( , – x ) – -------- p , 2 2 12 p,2 = M B = – -------------12 p,2 = -------------24
P, A à O : M = ---------2 P, O à B : M = ---------2 MA = MB
x
1
, T = p ----- – x 2
2
1
1 ----,- – ----4- 2 3 x ----- – ----4 , P, = – ---------8
P A à O : T = -----2 P O à B : T = – -----2
P, M O = ---------8 AàC: P ( , – α )2 - [,α = – -------------------------,3 – (, + 2α) x]
M
α )2
RA RB
P β2 = ------------(, + 2α) ,3 2 Pα - (, + 2β ) = ------------,3
P α (, – M A = – ------------------------------,2 CàB: P α2 - 3(3, – 2α) x M = – ------------,3 – ,( 2 , – α ) 4 P α 2(, – α) M B = – ------------------------------,2 2 P α 2 ( , – α )2 M C = -------------------------------------,3
IV
AàC: T
P β2 = ------------(, + 2α) ,3
P β2 T A = ------------(, + 2α) ,3 CàB: T TB
P α2 - (, + 2β) = – ------------,3 2 Pα - (, + 2β) = – ------------,3
AàC:
RA = RB = P
Pa M = – --------- ( , – a ) + Px , C à C′ : Pa 2 M = -----------, C′ à B : Pa M = – --------- ( , – a ) + P ( , – x ) , Pa 2 = M MO C = M C ′ = -----------, Pa ( , – a ) M A = – ---------------------------,
M
RA RB
3p 1 , = -------------20 7p 1 , = -------------20
M max
Form. C 2 060 − 28
3
1 2
1 2
et M B
C à C’ : T = 0 C’ à B : T = – P
p1 , 2 x = – ---------------- 2 – 9 ----60 , x +10 ----,
MA
AàC :T = P
p1 , 2 = – ----------------30 p1 , 2 = – ---------------20 = 0,021 44 p 1 , 2
3
4
3 pour x = , -------10
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p1 , x T = ----------- 3 – 10 ----, 20
1 2
2
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Tableau 10 – Moment, effort tranchant et déformations des poutres consoles et des poutres droites à une travée d’inertie constante (suite) Caractéristiques
Moment
Effort tranchant
Réactions Type
Charges
Diagramme
Équations
Diagramme
Équations
AàO: p1 , 2 x M = – ---------------- 5 – 24 ----96 , x3 + 32 -------,3 OàB: p1 , 2 x1 - 5 – 24 ------M = – ---------------96 ,
1
2
p1 , R A = R B = ----------4
AàO: p1 , x2 T = ------------ 1 – 4 -------4 ,2
1
1
OàB:
3
MO
p1 , 2 = ---------------32
x1 + 32 -------,3
2
2
x1 p1 , T = ------------ 1 – 4 -------4 ,2
1
2
2
5 p1 , 2 M A = M B = – ------------------96
IV
AàC:
RA
αx β mβ M = ----------- 2 – 3 ----- – 6 -------, , ,2 mβ β M A = ----------- 2 – 3 ----, ,
1 1
6 m αβ = – -----------------,3
2
T
2
TA
CàB:
6 m αβ R B = -----------------,3
β x1 α mα M = – ----------- 2 – 3 ----- – 6 ----------, , ,2 α mα M B = – ----------- 2 – 3 ----, ,
1 1
2
TB
6 m αβ = – -----------------,3 6 m αβ = – -----------------,3 6 m αβ = – -----------------,3
2
Déformations Caractéristiques Type
Ligne élastique. Flèches
Rotation des sections
Équations
Équations
Charges v vA vB
px 2 = – --------------- ( 6 , 2 – 4 , x + x 2 ) 24 E I = 0 p, 4 = – -----------8EI v vA vB
I
vB
ωA ωB
P = – ------------ x 2 ( 3 , – x ) 6EI = 0 P, 3 = – -----------3EI
x1 p1 , 4 x1 = – -------------------- 4 – 5 ------- + ------120 E I , , p1 , 4 = – ---------------30 E I
1 2
px = – ------------ ( 3 , 2 – 3 , x + x 2 ) 6EI = 0 p, 3 = – ------------6EI
ω ωA ωB
P A à C : v = – ------------ x 2 ( 3 α – x ) 6EI P C à B : v = – ------------ x 2 ( 3 x – α ) 6EI P v B = – ------------ α 2 ( 3 , – α ) 6EI
v
ω
5
P = – ------------ x ( 2 , – x ) 2EI = 0 P ,2 = – -------------2EI
P A à C : ω = – ------------ x ( 2 α – x ) 2EI ωA = 0 P C à B : ω = – ------------ α 2 2EI Pα2 ω B = – -------------2EI
ω ωA ωB
p1 , 3 x1 = – ---------------- 1 – ------24 E I , = 0 p1 , 3 = – ---------------24 E I
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1 2
4
Form. C 2 060 − 29
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Tableau 10 – Moment, effort tranchant et déformations des poutres consoles et des poutres droites à une travée d’inertie constante (suite) Déformations Caractéristiques Type
Charges
v vO
Ligne élastique. Flèches
Rotation des sections
Équations
Équations
ω
p = – ---------------- x ( , – x ) ( , 2 + , x – x 2 ) 24 E I 5 p, 4 = – ----------- -----------384 E I
ωA ωB
P A à O : ω = – --------------- ( , 2 – 4 x 2 ) 16 E I
P A à O : v = – --------------- x ( 3 , 2 – 4 x 2 ) 48 E I P 2 O à B : v = – --------------- x 1 ( 3 , 2 – 4 x 1 ) 48 E I P, 3 v O = – --------------48 E I
AàC: v
Px ( , – α ) = – ---------------------------- [ α ( 2 , – α ) – x 2 ] 6EI,
CàB: v
Pα (, – x) = – ---------------------------- [ x ( 2 , – x ) – α 2 ] 6EI,
vC II
P α 2 ( , – α )2 = – ----------------------------------3EI, P (, – α) = – ------------------------ 3 [ α ( 2 , – α ) ] 3 27 E I ,
, α > ----- : v max 2 , Pα α < ----- : v max = – -----------------2 27 E I ,
3 ( , 2 – α 2 )3
P, 2 ω A = – --------------16 E I P 2 O à B : ω = --------------- ( , 2 – 4 x 1 ) 16 E I P, 2 ω B = --------------16 E I
P (, – α) A à C : ω = – ------------------------ [ α ( 2 , – α ) – 3 x 2 ] 6EI, P α (, – α) (2, – α) ω A = – ---------------------------------------------------6EI, Pα C à B : ω = --------------- [ ( , + α ) ( , – α ) – 3 ( , – x ) 2 ] 6EI, P α (, – α) (, + α) ω B = ------------------------------------------------6EI,
Px A à C : v = – ----------- [ 3 a ( , – a ) – x 2 ] 6EI Pa C à C ′ : v = – ----------- [ – a 2 + 3 , x – 3 x 2 ] 6EI Pa v O = – --------------- ( 3 , 2 – 4 a 2 ) 24 E I Pa 2 v C = v C′ = – ----------- ( 3 , – 4 a ) 6EI Px 1 2 C ′ à B : v = – ----------- [ 3 a ( , – a ) – x 1 ] 6EI
v v max
Form. C 2 060 − 30
p1 x = – ---------------------- ( 7 , 4 – 10 , 2 x 2 + 3 x 4 ) 360 E I , p1 , 4 = – 0,006 522 ---------------- pour x = 0,519 33 , EI
p = – ---------------- ( , 3 – 6 , x 2 + 4 x 3 ) 24 E I p, 3 = – ---------------24 E I p, 3 = ---------------24 E I
P = – ----------- [ a ( , – a ) – x 2 ] 2EI Pa C à C ′ : ω = – ----------- ( , – 2 x ) 2EI P 2 C ′ à B : ω = ----------- [ a ( , – a ) – x 1 ] 2EI Pa ( , – a ) ω A = – ω B = – ---------------------------2EI Pa ( , – 2 a ) ω C = – ω ′ = – ------------------------------C 2EI AàC:ω
ω ωA
p1 = – ---------------------- ( 7 , 4 – 30 , 2 x 2 + 15 x 4 ) 360 E I , 7 p1 , 3 = – -------------------360 E I
8 p1 , 3 ω B = -------------------360 E I
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Tableau 10 – Moment, effort tranchant et déformations des poutres consoles et des poutres droites à une travée d’inertie constante (suite) Déformations Caractéristiques Type
Ligne élastique. Flèches
Rotation des sections
Équations
Équations
p1 x A à O : v = – ---------------------- ( 25 , 4 – 40 , 2 x 2 + 16 x 4 ) 960 E I , p1 x1 2 4 O à B : v = – ---------------------- ( 25 , 4 – 40 , 2 x 1 + 16 x 1 ) 960 E I , p1 , 4 v O = – -----------------120 E I
p1 A à O : ω = – --------------------- ( 5 , 4 – 24 , 2 x 2 + 16 x 4 ) 192 E I , p1 2 4 O à B : ω = ---------------------- ( 5 , 4 – 24 , 2 x 1 + 16 x 1 ) 192 E I , 5 p1 , 3 ω A = – ω B = – -------------------192 E I
Charges
x v = – --------------- [ ( 2 m 1 + m 2 ) , 2 – 3 m 1 , x + ( m 1 – m 2 ) x 2 ] 6EI, ,2 v O = – --------------- ( m 1 + m 2 ) 16 E I
II
v vO
ω ωA ωB
1 = – --------------- [ ( 2 m 1 + m 2 ) , 2 – 6 m 1 , x + 3 ( m 1 – m 2 ) x 2 ] 6EI, 1 = – ----------- ( 2 m 1 + m 2 ) , 6EI 1 = ----------- ( m 1 + 2 m 2 ) , 6EI
ω
mx = – ----------- ( , – x ) 2EI m, 2 = – --------------8EI
1
β2
ωA ωB
x2
m,x – --------A à C : v = -------------- 1 – 3 -------6EI ,2 ,2
1
m , x1 α2 -– C à B : v = – ------------------ 1 – 3 -------6EI ,2
ωA
2
CàB:ω
m αβ ( α – β ) v C = ---------------------------------3EI (α + β)
v v max
III
1 2 m, β = ----------- 1 1 – 3 --------- 2 6EI , x α m, = ----------- 1 1 – 3 --------- – 3 -------- 2 6EI , ,
m, x2 β2 - – 3 -------A à C : ω = ----------- 1 – 3 -------6EI ,2 ,2
2
2 x1 -------,2
m = – ----------- ( , – 2 x ) 2EI m, = – ----------2EI m, = ----------2EI
2
2
1
α2 m, ω B = ----------- 1 – 3 -------6EI ,2
p = – --------------- x 2 ( , – x ) ( 3 , – 2 x ) 48 E I p, 4 = – 2,079 8 ------------------- pour x = 0,578 5 , 384 E I
Px2 A à O : v = – --------------- ( 9 , – 11 x ) 96 E I P (, – x ) O à B : v = – ------------------------- 3 5 x ( 2 , – x ) – 2 , 2 4 96 E I 7P, 3 v O = – -----------------768 E I P, 3 1 v max = – ------------------------ pour x = , 1 – ---------48 E I 5 5
1
2
ω ωB
2 1 2
2
2
2
px = – ---------------- ( 6 , 2 – 15 , x + 8 x 2 ) 48 E I p, 3 = ---------------48 E I
Px A à O : ω = – --------------- ( 6 , – 11 x ) 32 E I P O à B : ω = – --------------- ( 4 , 2 – 10 , x + 5 x 2 ) 32 E I P, 2 ω B = --------------32 E I
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Tableau 10 – Moment, effort tranchant et déformations des poutres consoles et des poutres droites à une travée d’inertie constante (suite) Déformations Caractéristiques Type
Ligne élastique. Flèches
Rotation des sections
Équations
Équations
Charges
P x 2(, – α) - 3α (2, – α) (3, – x) – 2, 2x4 A à C : v = – ------------------------------12 E I , 3
P (, – α) x - 3α (2, – α) (2, – x ) – 2, 2x 4 A à C : ω = – ---------------------------4EI, 3
P α 2(, – x ) C à B : v = – -------------------------------3x (2, – x) (3, – α) – 2, 2α4 12 E I , 3 P α 3 ( , – α )2 ( 4 , – α ) v C = – --------------------------------------------------------12 E I , 3
Pα 2 - 3,(2, 2 – 6,x + 3x 2) + αx (2, – x )4 C à B : ω = – -----------------4EI, 3 P α 2(, – α) ω B = -------------------------------4EI,
v v max
p1 x1 2 2 = – ---------------------- ( , 2 – x 1 ) 120 E I , 2 p1 , 4 , = – --------------------------- pour x 1 = ---------375 E I 5 5
III v v max
AàC:v
ω ωB
mx 2 ( , – x ) = – -------------------------------4EI, m, 2 2 = – --------------- pour x = ----- , 27 E I 3
mx 2 = v 1 = --------------4EI
ω ωB β2
1 1 – ----x,- 2 – 1 3 – ----x,- 2 -------,2
m ( x – α )2 C à B : v = v 1 + ----------------------------2EI mα 2β (α 2 – 2β 2 ) v C = ------------------------------------------------4EI, 3 v vO
x 2 ( , – x )2 = – p -----------------------------24 E I p ,4 = – ------------------384 E I
P A à O : v = – --------------- x 2 ( 3 , – 4 x ) 48 E I P O à B : v = – --------------- ( , – x ) 2 ( 4 x – , ) 48 E I P, 3 v O = – -----------------192 E I
IV
P ( , – α )2 x 2 - 33,α – (, + 2α) x 4 A à C : v = – ---------------------------------6EI, 3 P α 2 ( , – x )2 - 3 3 , x – (, + 2 x )α 4 C à B : v = – ---------------------------------6EI, 3
v max
Form. C 2 060 − 32
p1 2 2 = ---------------------- ( , 2 – x 1 ) ( , 2 – 5x 1 ) 120EI, p1 , 3 = -----------------120EI
P α 3 ( , – α )3 v C = – ---------------------------------3EI, 3 2 P α 3 ( , – α )2 2,α - pour x = ------------------ ( α > β ) = – ----------- ----------------------------3 E I ( , + 2 α )2 , + 2α
mx ( 3, – 2x ) = ------------------------------------4EI, m, = ----------4EI
mx A à C : ω = ω 1 = -----------4EI
x
x
β2
12 – 3 ----,- 2 – 3 12 – ----,-2 -------,2
m (x – α) C à B : ω = ω 1 + --------------------------EI
1
m, β ω B = – ------------ 1 – ----4EI ,
3β 2 1 1 – -------, 2
x (, – x ) (, – 2x ) ω = – p -----------------------------------------------24 E I
P A à O : ω = – ------------ x ( , – 2 x ) 8EI P O à B : ω = – ------------ ( , – x ) ( , – 2 x ) 8EI
P ( , – α )2 x - 3 2 , α – (, + 2 α )x 4 A à C : ω = – -----------------------------2EI, 3 P α 2(, – x) 2 - 3, – (3, – 2α) x 4 C à B : ω = – ------------------------------2EI, 3 P α 2 β 2(α – β ) ω C = ----------------------------------------2EI, 3
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RÉSISTANCE DES MATÉRIAUX
Tableau 10 – Moment, effort tranchant et déformations des poutres consoles et des poutres droites à une travée d’inertie constante (suite) Déformations Caractéristiques Type
Charges
Ligne élastique. Flèches
Rotation des sections
Équations
Équations
Px2 A à C : v = – --------------- 3 3 a ( , – a ) – , x 4 6EI,
Px A à C : ω = --------------- 3 , x – 2 a ( , – a ) 4 2EI, Pa 2 C à C ′ : ω = – --------------- ( , – 2 x ) 2EI, P a2 c ω C = – -----------------2EI, P (, – x) C ′ à B : ω = – ------------------------ 3 , ( , – x ) – 2 a ( , – a ) 4 2EI,
Pa2 C à C ′ : v = – --------------- 3 3 x ( , – x ) – , a 4 6EI, P a 3(2, – 3a) v C = – --------------------------------------6EI, P a 2(3, – 4a) v O = – --------------------------------------24 E I P ( , – x )2 C ′ à B : v = – --------------------------- 3 3 a ( , – a ) – , ( , – x ) 4 6EI,
IV
v
p1 , 4 x = – ------------------ ----120 E I ,
v max
1,308 5 p 1 , 4 = – ------------------------------------- pour x = 0,524 7 , 1 000 E I
2
x x x 1 2 11 – ----,- 212 – ----,- – -------,2 2 2
p1 , 4 x A à O : v = – ----------------- ----960 E I ,
2
p1 , 4 x1 O à B : v = – ------------------ ------960 E I ,
2
p1 , 3 x ω = – ------------------ ----120 E I ,
x3
1 2 1 25 – 40 ----x,- + 16 -------,3 2
1 21
3
x1 x1 25 – 40 ------+ 16 -------, ,3
7 p1 , 4 v O = – ----------------------3 840 E I mβx 2 3β αx A à C : v = ------------------ 1 – --------- – -------EI, 2, , 2
1
2 mαx 1
2
x x x 1 2 11 – ----,- 214 – 5 ----,- – 5 -------,2 2
2
3 α β x1 C à B : v = – ------------------- 1 – --------- – ----------EI, 2, ,2
1
mα 2 β 2(α – β) v C = ----------------------------------------2EI, 3
2
2
p1 , 3 x A à O : ω = – --------------- ----96 E I ,
x2
x
2x - 5 – 2 ----- – 4 -------1 2 1 1 – -------, , 21 ,2 2
p1 , 3 x1 O à B : ω = – --------------- ------96 E I ,
2 x1 1 – ----------,
1 21
21
2
x1 x1 5 – 2 ------- – 4 -------, ,2
β αx mβx A à C : ω = --------------- 2 – 3 ----- – 3 --------, EI, ,2 mαx 1 β x1 α C à B : ω = ------------------- 2 – 3 ----- – 3 ----------EI, , ,2
1
1
2
2
2
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