Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 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 ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
В предыдущем параграфе был рассмотрен общий случай периодической возмущающей силы, которая может быть представлена в виде ряда Фурье. Однако для случая возмущающей силы произвольного вида сила меняется во времени не по периодическому закону, поэтому здесь следует использовать несколько иной подход к решению задачи. Рассмотрим дифференциальное уравнение движения демпфированной системы с одной степенью свободы (рис. Рис. 1.42 Разделив уравнение (а) на где является возмущающей силой, отнесенной к единице массы. При выводе уравнения (1.61) предполагалось, что сила независимо от того, что на эту массу могут действовать и другие силы (например, сила упругости) и независимо от величины перемещения и скорости этой массы в момент Поскольку такой же эффект вызывается каждым приращением импульса Подобные представлєния в матєматике называются интегралом Дюамеля. Выражєние (1.62) представляет полное перемещение при действии возмущающей силы Рис. 1.43 Если пренебречь влиянием демпфирования, получаем В том случае, когда учитывается влияние начального смещения В качестве примера применения выражения (1.64) предположим, что к массе на рис. 1.42 , a внезапно приложена постоянная сила Этот интеграл, легко вычисляется, что дает Из приведенного решения следует, что при внезапном приложении постоянной по величине силы возникают колебания с амплитудой Рис. 1.44 кающее при внезапном приложении силы, в 2 раза болыше перемещения, обусловленного статическим приложением силы. В рассмотренном выше случае постоянная сила Аналогичные результаты могут быть получены, если импульс прямоугольной формы (см. рис. 1.44, a) рассматривать как сумму двух ступенчатых функций, что показано на рис. ступенчатая функция принимает значение Третий метод получения того же результата, что содержится в выражении (1.67), заключается в определении перемещения и скорости системы в момент времени Если эти величины рассматривать как начальные перемещение и скорость, заданные в момент времени Подставляя значения (е) и (ж) в выражение (з), после несложных тригонометрических преобразований снова придем к полученному выше решению (1.67). Амплитуду свободных колебаний, возникших после воздействия импульса прямоугольной формы, можно определить по формуле Подставляя в формулу (и) значения (е) и (ж), после упрощений найдем Из последней записи выражения (к) видно, что амплитуда свободных колебаний зависит от отношения Рассмотрим второй специальный случай, задав длительность импульса Предположим, что ряд ступенчатых функций чередующихся знаков, действующих так, как показано на рис. Таким образом, при каждом цикле колебаний амплитуда увеличивается на Пример 1. Определить закон движения системы с одной степенью свободы без демпфирования при действии возрастающей по линейному закону силы, называемой линейной функцией (рис. 1.46, a). Скорость возрастания функции Pешение. В данном примере функция возмущающей силы, выраженная через Применительно к данному случаю выражение (1.64) дает Тогда после интегрирования по частям получаем искомое решение Из полученного решения видно, что закон движения в случае возрастающей по линейному закону силы представляет собой сумму линейно возрастающего статического перемещения Таким образом, скорость равна нулю в моменты времени Правая часть выражения (п) для скорости совпадает по форме с правой частью выражения (1.66) для перемещений при действии нагрузки в виде ступенчатой функции. Это объясняется тем обстоятельством, что линейно возрастающая функция пропорциональна времени, а не является постоянной величиной, не зависящей от времени. Можно также отметить, что функция возмущающей силы, изменяющейся во времени по параболическому закону, обусловливает функцию скорости, совпадающую по форме с правой частью выражения (о) для перемещений, и функцию ускорения, совпадающую по форме с правой частью выражения (п) для скорости. Пример 2. Вновь получим выражения для перемещений при вынужденных колебаниях без демпфирования системы с одной степенью свободы, если возмущающая сила является гармонической функцией. Этот случай разбирался и подробно обсуждался выше в пп. 1.6 и 1.7. Предположим, что функция возмущающей силы имеет вид Силу, отнесенную к единице массы, представим в виде где Подставим представление (с) в выражение (1.64). Тогда получим Используя тригонометрическую формулу для произведения синусов и выполняя интегрирование, приведем выражение (т) к виду который можно интегрировать непосредственно. Выполнив интегрирование, после упрощений получим Сравнивая это выражение с выражением (1.296) в п. 1.7, видим, что они совпадают. Первый сомножитель в выражении (у) представляет статическое перемещение системы при действии постоянной нагрузки Пример 3. Для системы, показанной на рис. 1.42 , Решение. В этом случае для нахождения закона движения при наличии демпфирования надо подставить силу, отнесенную к единице массы, Выражение (ф) можно проинтегрировать по частям и представить в следующем виде: Полученное решение представляет собой сумму статического перемещения а фазовый угол Если пренебречь демпфированием, то выражение (х) совпадает с (1.66), амплитуда Пример 4. Получить выражение для кривой на рис. 1.45, в, описывающей поведение системы при отсутствии демпфирования для интервала времени Решение. Функция возмущающей силы является периодической и имеет тот же период, что и сама система. Будем рассматривать временной интервал как период Аналогично можно записать закон движения для второй половины Используя тригонометрические формулы для косинусов разности двух углов, получим Учитывая, что значения Преобразования, аналогичные использованным выше, приводят окончательно к следующему выражению: Временной отрезок ЗАДАЧИ 1.12.1. Определить закон движения системы с одной степенью свободы при отсутствии демпфирования, если функция возмущающей силы имеет вид, приведенный на рис. А.1.12.1. Рис. А.1.12.1 Рис. А.1.12.5 Рис. A.1.12.7
|
1 |
Оглавление
|