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Differentialgleichungen/Balkendurchbiegung

Ein Balken ist einseitig eingespannt. Das andere Ende liegt frei auf einem Lager.

Für die Balkendurchbiegung gilt bei konstanter Biegesteifigkeit K

Unter der Annahme einer zur Balkenachse konstant wirkenden Streckenlast kann die Differentialgleichung 4. Ordnung direkt integriert werden. Das ergibt

Die Randbedingungen bestimmen die Integrationskonstanten. Da der Balken bei eingespannt ist, folgt

Die Lagerung des Balkens bei fordert

Aus diesen Randbedingungen ergeben sich, daß die Integrationskonstanten und identisch null sein müssen:

Für die Integrationskonstanten und lassen sich die Bestimmungsgleichungen ableiten:

und

Das sind zwei Gleichungen für die zwei Unbekannten . Zur Lösung kann die CRAMERsche Regel verwendet werden. Die Bedingungen werden erfüllt, wenn die Klammerausdrücke null werden. In Matrizen-Schreibweise lauten die Bestimmungsgleichungen

Es gilt

Damit ergeben sich als Lösungen

und

Die Lösung für die Balkendurchbiegung ist


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