дополняются уравнениями равновесия части клина, отсеченной дугой произвольного радиуса
Эти условия позволяют искать решение задачи, предполагающее отсутствие нормального напряжения
во всей области:
Функция напряжений, нечетная по 0, линейна по
но нечетной бигармонической функцией, пропорциональной
исключая тривиальную
является
дающая по (4.1.7) решение задачи об изгибе клина сосредоточенной в его вершине силой. Поэтому в задаче об изгибе моментом функцию напряжений следует принять зависящей только от 0; такой функцией, удовлетворяющей краевым условиям (4.3.1), является
Выразив через нее напряжения
легко проверить, что первые два уравнения статики (4.3.2) удовлетворятся тождественно, тогда как третье приводит к соотношению
и из него в предположении [см. (4.2.19)], что а
приходим к решению (Карозерс, 1912; Инглис, 1922)
с соответствующими ему напряжениями
Результат представляется парадоксальным — решение задачи отсутствует при некотором единственном значении угла раствора клина
Объяснение парадокса требует уточнения понятия об изгибающем моменте. Естественно принять такое определение: грани клина предполагаются нагруженными в области его вершины кососимметричной нормальной нагрузкой
причем такой, что ее главный вектор равен нулю, а главный момент относительно вершины клина задан:
Если эти равенства сохраняются при
то говорят, что в вершине клина приложен изгибающий момент
Конечно, это определение можно распространить и на другие загружения клина в области его вершины.
Функция напряжений для задачи о кососимметричном нормальном нагружении клина
дается выражением (4.2.13), причем главный член ее представления (4.2.20) на бесконечности при
в точности дает решение (4.3.5). Вместе с тем при
главный член функции
на бесконечности, определяемый по (4.2.23), и соответствующие ему напряжения зависят от закона распределения поверхностных сил на участке
а не только от их момента. Слагаемое вида (4.3.5) входит в состав
и при
но оно не является главным — соответствующие ему напряжения при
имеют порядок
тогда как порядок напряжений, определяемых по главному члену, будет
В постановке задачи этого пункта использовались интегральные уравнения статики (4.3.2); этим из рассмотрения были исключены напряженные состояния, представляемые членами ряда для
отличными от (4.3.5). Их присутствие следует связать с наличием в угловой точке статически эквивалентных нулю (с исчезающими главным вектором и главным моментом) особенностей. Пренебрежение этими членами, когда они создаются нагружением по малому участку границы, характерно для решений, в которых принцип Сен-Венана используется в его классической формулировке. Оно законно, если соответствующие им напряжения затухают при удалении от участка распределения поверхностных сил быстрее, чем состояния, определяемые действием момента этих сил.
Возвращаясь к задаче этого пункта, теперь следует признать, что решение (4.3.5) Карозерса — Инглиса применимо при
тогда как при
(и при
сама постановка задачи о нагружении клина сосредоточенным в вершине моментом лишена смысла. Ее решение при
зависит от закона
нагружения участков
граней клина и не сводимо к действию момента.