【解答】トラス構造の変形



AB,AC,ADの伸びは,

{\it\Delta}{\rm AB} = \sqrt{{(l + \delta_x)^2 + \left(\frac{l}{\sqrt{3}} - \delta_y\right)^2}} - \frac{2l}{\sqrt{3}} \simeq {\rm AB} \times \frac{3\delta_x - \sqrt{3}\;\delta_y}{4l}
{\it\Delta}{\rm AC} \simeq {\rm AC} \times \frac{\delta_x}{l}
{\it\Delta}{\rm AD} = \sqrt{{(l + \delta_x)^2 + (\sqrt{3}\;l - \delta_y)^2}} - 2l \simeq {\rm AD} \times \frac{\delta_x + \sqrt{3}\;\delta_y}{4l}

ヤング率の定義から,張力 f と伸び {\it\Delta L}の関係は,

 f = AE\frac{{\it\Delta}L}{L}

したがってそれぞれの張力は,

f_{\rm AB} = AE\frac{3\delta_x - \sqrt{3}\;\delta_y}{4l}
f_{\rm AC} = AE\frac{\delta_x}{l}
f_{\rm AD} = AE\frac{\delta_x + \sqrt{3}\;\delta_y}{4l}

3力と P とのつりあいから

P = \frac{\sqrt{3}}{2}f_{\rm AB} + f_{\rm AC} + \frac{1}{2}f_{\rm AD}
0 = \frac{1}{2}f_{\rm AB} - \frac{\sqrt{3}}{2}f_{\rm AD}

上の結果を代入して,\delta_x および \delta_y について解けば,

\delta_x = \frac{\sqrt{3}\;Pl}{3AE}
\delta_y = \frac{(2\sqrt{3}-3)Pl}{3AE}

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最終更新:2009年11月23日 22:25