Главная > Введение в теорию механических колебаний (Я.Г. Пановко)
<< Предыдущий параграф
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

Идея способа была пояснена выше, а особенности применения к задачам исследования переходных процессов можно проследить на примере системы, описываемой дифференциальным уравнением (13.7).

Не повторяя прежних выкладок, примем в качестве исходного соотношение (13.10), которое связывает две последовательные амплитуды $A_{0}$ и $A_{1}$.

В § 13 при нахождении стационарных режимов амплитуды полагались неизменными, однако здесь при определении переходного процесса необходимо учитывать различие между ними.
Введем обозначения
\[
\alpha=\left(e^{-\pi h / k *}+1\right)^{2}, \quad \beta=e^{-2 \pi h / k} ;
\]
тогда для любой $n$-й амплитуды можно записать
\[
A_{n}=\beta A_{n-1}+\alpha R_{0} / c \text {. }
\]
С помощью последнего рекуррентного соотношения можно найти любую амплитуду через предыдущую и, если потребуется, оценить быстроту приближения переходного процесса к стационарному режиму.

Решение может быть существенно упрощено, если, как и выше (см. § 2, п. 2), вместо дискретной совокупности ординат рассматривать непрерывную фупкцию $A(t)$ (огибающую). Для такого перехода нужно заменить конечную разность $\Delta A=A_{n}-A_{n-1}$ выражением
\[
\Delta A=\frac{2 \pi}{k_{*}} \frac{d A}{d t} .
\]

Тогда с помощью (14.2) получим дифференциальное уравнение для верхней огибающей
\[
\frac{2 \pi}{k_{*}} \frac{d A}{d t}=(\beta-1) A+\alpha \frac{R_{0}}{c} .
\]

После интегрирования найдем лри начальном условии $A=A(0)$ при $t=0$
\[
A=\left[A(0)-\frac{\alpha R_{0}}{(1-\beta) c}\right] e^{-k_{*} t(1-\beta) /(2 \pi)}+\frac{\alpha R_{0}}{(1-\beta) c},
\]

или, с учетом выражения (13.11),
\[
A=\left[A(0)-A_{\text {ст }}\right] e^{-k_{*} t(1-\beta) /(2 \pi)}+A_{\text {ст }} .
\]

При достаточно малых значениях коэффициента вязкого трения $h / k_{*}$ можно принять $\alpha \approx 4, \beta \approx 1-2 \pi h / k_{\text {* }}$. При этом получится
\[
A=\left[A(0)-A_{\mathrm{cT}}\right] e^{-h t}+A_{\mathrm{cT}},
\]

где согласно (13.11)
\[
A_{\text {ст }}=2 R_{0} k_{\text {* }} /(\pi c h) .
\]

Для того чтобы убедиться в достаточно высокой точности последних выражений, рассмотрим пример, положив, что $h / k_{*}=0,05$. В таблице представлены безразмерные значения первых 15 амплитуд, вычисленных по рекуррентной формуле (14.2) и по приближенному уравнению (14.4) (для того чтобы найти амплитуды $A_{n}$, нужно внесенные в таблицу числа умножить на величину $R_{0} / c$ ). Значение $A(0)$ полагалось равным нулю, а значения $A_{\text {ст }}$, соответствующие $n \rightarrow \infty$, определялись по выражениям (13.11) и (14.5).

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru