Рассмотрим плоский поперечный изгиб, при котором все силы лежат в одной плоскости и перпендикулярны продольной оси балки. В этом случае в поперечных сечениях действуют поперечная сила Q
и изгибающий момент М. Продольное усилие N = 0. Возможно действие сосредоточенных и распределенных нагрузок. Правило определения внутренних усилий при плоском поперечном изгибе:
поперечная сила равняется сумме сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения; изгибающий момент равен сумме моментов всех сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения, относительно центра тяжести сечения.
Правило знаков для поперечной силы и изгибающего момента труднопроизносимое, и лучше всего запомнить это правило как графическое (рис. 3.1). Математически внутренние усилия при изгибе можно записать следующим образом:
Рис. 3.1. Графическое правило знаков для поперечной силы Q и изгибающего момента М.
Если с подсчетом суммы сил, расположенных по одну сторону от выбранного сечения, все ясно, то подсчет суммы моментов требует дополнительных пояснений. Больше всего ошибок делается при определении изгибающих моментов в сечениях балки, поэтому необходимо повторить правило определения момента силы, известное из курсов физики и теоретической механики.
Для плоской задачи: момент силы относительно какой-либо точки равен произведению силы на плечо (плечо — перпендикуляр, опущенный из точки на линию действия силы).
Для пространственной задачи: момент силы относительно какой-либо оси в пространстве равен произведению проекции силы на плоскость, перпендикулярную заданной оси, на плечо (плечо — кратчайшее расстояние в пространстве между линией действия силы и заданной осью).
Пара сил — это две одинаковые силы, находящиеся на фиксированном расстоянии друг от друга. Если задана пара сил, то момент пары сил — величина постоянная для любой точки.