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

§ 13. Определение жесткостей по энергии

Тензоры жесткости и с в одномерной модели (или податливости можно определить только с помощью решений трехмерных задач для стержня. Но возникают два вопроса: какие задачи рассматривать и что конкретно следует взять из решений?

Задача Сен-Венана выделяется среди прочих (ведь жесткость на кручение именно оттуда). Но есть множество доступных точных решений, получаемых в обратном порядке: задаем поле и находим и далее определяем объемные и поверхностные нагрузки...

Но что делать с решением? Ясно, что в стержне — это интегралы по сечению (12.2). И совсем не ясно, что считать перемещением и поворотом в одномерной модели. Можно, например, предложить варианты

(индекс указывает на размерность модели. Но возможны и другие представления — чем они хуже?

Помимо есть еще величина, не вызывающая сомнений — энергия деформации. Естественно потребовать, чтобы в одномерной и трехмерной модели энергии на единицу длины совпали. При этом будем исходить из а не тогда исчезнет произвол в трактовке и . Итак, примем

Используя (12.3)-(12.5) и (12.8), получим

В последнем равенстве контурный интеграл равен нулю.

Представим далее потенциалы как

и введем векторы

тогда радиус-вектор центра изгиба Формула (12.13) примет вид

Подставив (13.3) и (13.5) в (13.2), будем иметь

Равенства (13.2) и (13.6) дают искомое выражение энергии. Проварьируем его:

Отсюда вытекают соотношения упругости

Здесь фигурируют известные по элементарным курсам жесткости на растяжение и изгиб а также знакомая по решению Сен-Венана жесткость на кручение Но появились новые детали.

Во-первых, перекрестная связь между изгибом и кручением определяется в (13.8) вектором а не , как в (13.5). Соответственно упрощается формула для радиус-вектора х центра изгиба. Противоречия с (12.14) нет, поскольку

Второе, что следует отметить, — это тензор жесткости на сдвиг Коэффициенты сдвига К определяются формой сечения по решениям краевых задач для и Для прямоугольного сечения задачи решаются методом собственных функций, а для эллипса решение элементарно [30]. В случае круга получим

В работе автора [30] рассмотрены аналогичные выкладки и для многосвязного сечения. Там же представлена задача Сен-Венана и определение жесткостей для стержней с кривизной и кручением.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru