§ 64. Гиперболические границы. Вырезы
В § 60 было показано, что кривые
в эллиптических координатах являются гиперболами, а в § 62 — что диапазон изменения для
можно принять в пределах от 0 до
, а для
до
Рис. 119.
Пусть
постоянное значение
вдоль гиперболической дуги (рис. 119). Оно заключено в пределах между 0 и
поскольку вдоль
как х, так и у положительны. Вдоль другой половины этой ветви гиперболы
значение
равно
а вдоль половины
другой ветви
равно
а вдоль
значение
равно
Рассмотрим пластинку
заключенную между этими гиперболическими границами, растягиваемую в направлении
Для того чтобы в сечении шейки
растягивающее напряжение было конечным, на бесконечности оно должно равняться нулю. Комплексные потенциалы, которые удовлетворяют этому, а также другим необходимым условиям симметрии относительно осей
, кроме того, условию отсутствия напряжений на гиперболических границах, выражаются в виде
где А и В — действительные постоянные,
Отсюда
Уравнение (90) из § 59 показывает, что гиперболическая граница
будет свободна от напряжений, если функция
вдоль нее будет постоянна, или, что эквивалентно, если будет постоянной сопряженная функция. Эта сопряженная функция, согласно уравнениям (а) и (б), имеет вид
На гиперболе имеем
в силу чего приведенное выражение принимает вид
Это выражение постоянно, если величина в скобках обращается в нуль. Таким образом,
Чтобы найти результирующую сил, передаваемых через шейку, можно применить равенство (90) § 59 к узкому сечению
(рис. 119), или точнее — к нижней части эллипса
заключенной между гиперболами
На контуре этого эллипса
равно
равно
и мы получаем из уравнений (90), (в) и (г)
Поскольку
считаются действительными величинами, функция
равна нулю, и использование уравнения (д) приводит к зависимости
которая служит для определения А, если задано полное усилие
Компоненты напряжения и перемещения легко найти из уравнений (96), (97) и (98). Первое из них дает
Значение вдоль гиперболической границы можно найти, если положить в этом выражении
Оно достигает максимума, равного
в наиболее узком месте, где
Нейбер
выразил это максимальное значение через радиус кривизны гиперболы в наиболее узком месте шейки. Он же решил с помощью другого метода соответствующие задачи об изгибе и сдвиге, а также растяжении пластинки.