Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Свободные колебания упругих тел.
Рассмотрим сначала задачу на собственные колебания. Решение уравнений движения будем искать в виде . Здесь — функция только координат, но не времени. Аналогичным образом представляются компоненты деформации и напряжения. В дальнейшем для удобства через , будем обозначать амплитуды перемещений и напряжений, т.е. вместо будем в дальнейшем писать . Тогда, подставив искомое решение в уравнения движения (1), получим систему уравнений для амплитуд . (7) Внешние силы и граничные условия в случае свободных колебаний должны быть нулевыми, при этом множитель сокращается. Уравнения связи между амплитудами напряжений и деформаций сохраняют форму обычных уравнений закона Гука . Система уравнений (7) при однородных граничных условиях может иметь очевидное тривиальное решение . Однако при некоторых значениях параметра возможно и ненулевое решение . Соответствующие значения параметра — собственные частоты упругого тела, а функции определяют собственные формы колебаний. Заметим, что в (7) войдут квадраты собственных частот, которые сохранятся при всех дальнейших выкладках, поэтому корню будет всегда соответствовать второй, равный по величине и противоположный по знаку, корень . Мы не будем вводить для этих отрицательных корней специальную нумерацию, но следует помнить, что кроме решения всегда присутствует и второе решение . Это замечание позволяет образовывать из них действительные комбинации, которые одни только и имеют механический смысл. Уравнения, связывающие величины и , вытекают из (7): . (8) Очевидно, что вследствие однородности системы уравнений и граничных условий искомые функции, входящие в (8), определены с точностью до произвольного множителя. Уравнения (1) могут рассматриваться как уравнения статической задачи теории упругости с массовыми силами . Пусть есть какая-либо из собственных частот. Тогда представляет собой перемещение, вызванное действием распределенных по объему сил . Аналогичным образом силы при частоте вызывают перемещение . Но по теореме Бетти , или . Так как , то последнее равенство возможно, если интеграл равен нулю. Следовательно, . Это равенство выражает свойство ортогональности собственных формколебаний. Из условия ортогональности следует, в частности, что частоты всегда действительны. Чтобы доказать это, предположим противное, а именно, допустим, что . Уравнение для нахождения собственных частот будет обязательно иметь еще один комплексно сопряженный корень . Соответствующие собственные формы также будут комплексно сопряженными:
. Из условия ортогональности следует . Но это равенство возможно лишь тогда, когда , . Таким образом, в линейной теории упругости движений с комплексными частотами быть не может. Очевидно, что этим исключается и случай чисто мнимых частот. Поскольку определены лишь с точностью до произвольного постоянного множителя, их можно нормировать произвольным образом. Обычно принимают . (9) Соотношения (9) выражают условия нормирования и одновременно повторяют условия ортогональности собственных форм. Перейдем теперь к исследованию свободных колебаний. Принцип суперпозиции (метод Фурье) позволяет представить общее выражение для перемещений при свободных колебаниях упругого тела следующим образом: . (10) Здесь , — неопределенные константы. Дифференцируя (10) по времени, находим . Приравнивая при значения перемещений и скоростей их заданным начальным значениям и , получим . Умножаем каждое из этих равенств на и интегрируем по объему. Вследствие (9) в левой части от каждого ряда остается лишь по одному члену . (11) Следует заметить, что соотношения (11) не предполагают возможности разложения функций и в ряды по собственным формам колебаний или фундаментальным функциям . Начальное распределение скоростей вообще может быть даже не непрерывным, и если говорить о сходимости, то речь может идти лишь о сходимости в среднем.
|
|||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-29; просмотров: 380; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.223.172.252 (0.009 с.) |