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

§ 5. Классическая модель Кирхгофа

До сих пор функции были произвольны и независимы. В классической теории Кирхгофа существует внутренняя связь

Вспоминая смысл вектора заключаем: стержень нерастяжим, а поперечные сдвиги отсутствуют. Если орт в начальном состоянии был направлен по касательной к оси, он останется на ней и после деформации; частицы поворачиваются лишь вместе с касательной и вокруг нее.

Уравнения баланса и сил моментов (импульса и момента импульса) не изменятся от введения связи (5.1). Но локальное вариационное соотношение (4.3) станет короче:

При квадратичной аппроксимации энергии будем иметь

Располагая полной системой уравнений классической теории Кирхгофа, рассмотрим далее частный случай — статику прямого стержня без начальных моментов

Имеем

Но такие же уравнения описывают динамику твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной точки: выступает в роли момента импульса, в роли времени, а — тензора инерции, угловой скорости; тело нагружено моментом и сосредоточенной силой в точке с радиус-вектором . Такая аналогия статики стержней и динамики твердого тела носит имя Кирхгофа.

Классические решения в динамике твердого тела переносятся на статику стержней; при имеем случай Эйлера, а соответствуют случаю Лагранжа.

Однако некоторые задачи нелинейной статики стержней решаются проще, чем аналогичные задачи динамики твердого тела. Пусть касательная к оси является главной осью тензора жесткости а и совпадают жесткости на изгиб

Тогда

- Если (стержень нагружен лишь моментами на концах), получим уравнение с постоянными коэффициентами, решение которого соответствует винтовой линии:

Здесь две вещественные произвольные константы и две комплексные Они определяются граничными условиями. Пусть на конце стержень защемлен, и касательная при этом образует угол а с вектором Винтовая линия проецируется на плоскость как окружность радиуса а шаг винта равен

В некоторых задачах ось стержня неподвижна — частицы поворачиваются лишь вокруг касательной (с ортом на угол Тогда эффективна формула (2.8.6):

Такая ситуация возникает, например, при вращении гибкого стержня в жесткой трубке-оболочке [74]. Подставив (5.7) в соотношение

упругости и обращаясь далее к уравению баланса моментов, получим обыкновенное уравнение для

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru