Главная > Механика упругих тел
<< Предыдущий параграф Следующий 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

§ 6. Метод многих масштабов

Этот метод привлекателен, естественен и — как написано у А. Найфэ [66] — его постоянно переоткрывают. Основой метода является представление искомой зависимости как сложной

где масштабы имеют разный порядок при Часто достаточно принять

Оператор дифференцирования при простейшем выборе масштабов становится таким:

так что из обыкновенного дифференциального получается уравнение в частных производных. Однако — парадокс: задача не усложняется, а упрощается. Рассмотрим два примера.

Нелинейные колебания. Решение уравнения (3.1) ищем в виде

Но уравнение должно быть переписано с новым оператором дифференцирования

Подстановка (6.3) в (6.4) и баланс коэффициентов при одинаковых степенях X приводит к цепочке уравнений

Далее вспомним требование к асимтотическим разложениям: “последующие члены должны быть не более сингулярны, чем предыдущие”. Это значит, в частности, что в правой части уравнения для и] не должно быть первой гармоники

Такие же уравнения были в методе Ван-дер-Поля. Но теперь осреднение делается не по нашему произволу или предположению, а по логике асимптотического анализа.

В построении решения видны характерные черты асимптотического расщепления: определяется лишь главный член асимптотики, но на первом шаге его вид устанавливается лишь частично. Окончательную ясность вносят условия разрешимости для поправочных членов.

Уравнение с малым параметром при старшей производной. Рассмотрим движение грузика малой массы, подвешенного на пружине в вязкой среде:

Простое асимптотическое разложение не проходит, поскольку дает на каждом шаге уравнение первого порядка двум начальным условиям не удовлетворить.

Вводя второй аргумент (“быстрое” время), реализуем метод следующим образом:

Подчеркнутое равенство следует из общего требования к асимптотическим разложениям — об ограниченной сингулярности последующих членов.

Выражение из (6.8) является хорошим приближением к точному решению уравнения (6.7) (легко находимому). Но осталось найти постоянные из начальных условий:

Если бы начальная скорость была большой вместо имели бы

Рассмотренные две задачи ранее решались различными методами — осреднением по Крылову-Боголюбову и сращиванием. В методе многих масштабов возможности обоих объединены: идет слияние частных методов в более общие.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru