Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Математическая теория колебаний упругих и вязкоупругих пластин и стержней

..pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
8.72 Mб
Скачать
<3.5V)
0 .58)
»и»птш ад.

где уже применяется экспоненциальное преобразование фурье по t

и преобразованные смещения

ид, wg

является комплексными функциями

от координаты

z.

 

 

Подставляя (3.54), (3.55) в уравнения (3.53), для ид,их поду­

чаем систему

обыкновенных уравнений

0

 

(О)dzu0

(o)du„

-(А({° У + р р г)и0]+

 

55 dzZ -Z lkA

 

 

15 d z

 

 

 

 

(3.56)

Полагая

u0=Aerz; u/0=-Berz

и подставляя (3.5в) в уравнения (3.56), (3.57), для г гебраическое уравнение четвертой степени

+(А,% *А ,’)р р гу+ [(А ,1?к,+ррг)(А „кг+рр‘)-А", ‘к, ],О^.Ъ<!)

в котором степени г могут принимать

значения от единицы

до четы­

рех, причем при нечетных степенях г

коэффициенты

чисто

мнимые.

Общие решения уравнений (3.56),

(3.57)

уже не

выраааютоя про­

сто через гиперболические оикусы и косинусы,

а косят более

сложный

характер. В то же время корни уравнения (3.59), а

вернее,

их алгеб­

раические комбинации зависят от коэффициентов этого уравнения по известным в алгебре соотношениями, а данные комбинации могут быть обращены по k f p .

5 5. Общая постановка задачи для термовязкоупругой пластинки [40]

Влияние температурных напряжений существенно во многих приклад­ ных задачах по расчету колебаний пластин с учетом вязкости и зависи­ мости температуры от напряженно-деформированного состояния пластин­ ки, т.е* при рассмотрении связной теории термовязкоупругости*

Рассмотрим общую постановку задачи для изотропной упругой плас­ тинки с учетом вязкости и температуры. Уравнения движения пластин­ ки как трехмерного T O A J с учетом вязких свойств материала и темпе­ ратуры в потенциалах Ф и Y имеют вид

 

д2Ф

+ « 0 К ( П ' ,

С3.60)

Н ( А Ф ) = / > - М Г

М (Л ¥ )= />

д 2 У

 

- j g r

; с/Стг Y - 0 ,

(3.61)

где

 

О

 

л2

д 2

дг

 

 

;

N = L+2M ; K=L + f M

 

 

 

* зависимости ^^удовлетворяют соотношениям

 

 

6 jj = L ( 6 ) + 2М

 

°<о F ( Т )

!

(3.62)

В соответствии о теорией

термовяэкоупругости

(свАэная теория),

налаженной в гл. I ,

длд температуры

Т имеем уравнение

/ дт

/

д*т

 

 

 

à T - - i r w ~ - с Г

 

 

 

^

t o

~9i

+

 

'

 

 

to >tf~ коэффициенты свяаности. Колебания пластинки вызываются внеш­

ними уоилиями

^22 ~ £ ( X >ÿ >Z ) • Sÿ 2 * F p ( & t

* Z )

(3.64)

= F œ z (x f ï > z ) > Z = ± h

к одним иэ трех условий для температурного режима на поверхностях пластинки

 

T -

FoC<ct ^ t t )

} Z = ±

h

,

(3.65)

или

 

 

 

 

 

 

 

- § г

=

z = ±

h

,

(3.66)

или бохее

общим условием

 

 

 

 

ho

âz

= ± [ j - F z

 

 

± h ,

(3.67)

где h0 - константа материала. Начальные условия кулевые,т.е. U=V=

= УГ= Т=. О \ди/дЫ d-0/dt = дъг/дЬ = d T / d i = 0 ; if = 0

Для построения общего решения уравнений (3.60) и (3.63) подста­ вим Т иэ первого уравнения во второе:

N(ü‘ï)

 

 

N(-fc-)+-érNl-gl) -

-

-J- °<о AtVM ] Ф)

у

 

 

+ F W

( с * Ж

+ ~cf

- * о Р1сХ Ф ) =

0

G * 68)

П о л а г м 9 как и ранее #

 

 

 

* • / S

S

Z

} < * f

4s Z %

} rf« f * " р <

м

>

о

 

 

о

 

I

 

 

для Фо **

(3.68)

подучаем обыкновенное дифференциальное

уравнение

 

N0 ~~ё[рг

с(г* * Що Ф> "О >

 

(3.69)

ДО

Neo = { ( * * *

f )

[_N0(k*+ %*) +(jope+ -%ï No+ ~ îf No

~

~ ~з~**o Po 1^0M 0)J+ j > p

* ( - <X0 P0 AT0 ) J

 

Здесь N0 ,P0 , К0 ,M0- преобразованные по Лапласу

операторы

N, P, K,M .

 

 

 

 

 

 

 

Общее решение уравнения (3.69)

 

 

 

Ф0 -А( ch(<xfz)+A£ sh(<*fz)+I)f ch(<x£z')+Z)2 $h(c<£ z ) ,

 

 

 

 

 

 

 

(3.70)

где <xf l ot>£ - корни уравнения

 

 

 

 

 

Ао <*Р- N10 <xe + N£0= О

,

(3 ,7 I)

при атоы

 

 

 

 

 

 

 

г

г

N g

txf+ сх.%

N,о

 

 

< * / « / “

No

No

 

 

 

 

 

 

т.е. комбинации */о</ и * / * < * /

обратимы по Фурье и Лапласу»и толь­

ко через них будут выражаться встречающиеся

нике соотнесения,а для

Тф подучим

 

 

 

 

 

 

 

Т0 = 0)( [A,ch(<xfZ)+A2sh(<x,z)]+<Ц[j)(ch(<x£z)+D£ sh(<x£ z)~\ ,

(3.72)

где

3(oCj -<X 2)N0 )fXZ-ppzN~o+(к*+f)

<ÜJm ’Х-оСЗЦ+гМо')

Аналогично, полагая

*

J

о

*"*

S r „ * * P (p i) dp ,

о

I

% «JTinkle}dk I-M*Ÿÿ )dï /Y*°е*Р(РЬ)dP >

0

0

t

 

c o s k æ

 

l Y » e * p ( p i ) d p

 

 

' l i n k * Y k

 

для

yÇ0 не

(3.61)

имеем общие решения

 

%

- Bfg oh (jb z )+ B ,t sh ( jb z ) ) Jb*=f> p*M o + ( k*+ ? * )

)

%0 - &22

( / * * )

+ B21 s fl ( f i Z )

>

<3*73)

%0 - B 32 s h ( j s z ) + B 31 c h ( f i z ) ,

при этом в сиду d iv У= 0 постоянные интегрирования B^j связаны за-

вяоимостьв

Щ / + (£ В у + fiB 3 f = 0 f / * f ,2

(3.74)

Преобразованные по Фурье и Лапяасу перемещения

и 0-кФ0

~Ч%0 >УЬШ

fa° + к У90;

n

, - - ^ * î Y , 0 - k Y K

(3.75)

Аналогично для преобразованных напряжений выводим

* S J ■ Ц [ ф

 

к ^ * р < 1 Г м 2 -

-< *b(3Lo + 2М о)То }

 

-o^ ^ 3 L 0 + ZMQ^TO ;

- к

^ " * * ( 3 L ° *

2М ° * Т° 1

(3.76)

б £ *= М 0 1 . Щ Ф о + к

- ^ ~ î - ~ i ~ + ( k z- ( l z) У30 ]

;

 

d ‘ Y„

ï z

 

 

г т t1 Г л/ d % i

ъ /

t t-),/

<&z = Mo L 2 k - d F + k î

vio

k Ъ о

 

d Y M

* 4

_

U ü

d x Yto

a

dV§o-i

c(Z2

î ^

æ r -1

Вид колебания

пластинки зависит

от функций внешних усилий и функ­

ции тетературного

режима на поверхностях z= ± h . Поэтому

рассмотрим

частные

веды

колебания.

 

 

 

 

 

 

 

 

$ 6. Уравнения продольного колебания

 

 

 

 

 

 

термовяэкоупругой пластинки

 

 

 

Продольные

иди

симметричные колебания возникают в случае,

если

внешние усилия и тепловой режим удовлетворяют условиям

 

 

'г ” £

" f z

9 ^cz * к г тА сг i Fyz

% z ~ f y z * % ~F0 =■~ f о *

при этом в общих решениях необходимо положить/ 1 ^ = 2 ^ = ^

 

 

Выражения для

и0 ,% ,ъг0 ,Т0

разложим в степенные

реды по

коорди­

нате Z

со

 

 

 

 

 

 

 

uo

 

 

 

<*fn)-(k B Zf+ %B3f) jb £n ] (j- ÿ T

*

 

 

 

 

 

 

 

 

r&n

 

% m^ Q^

 

+^1 ° 4 n)+ (/b B ii+ k B 31')jb£n ]

 

}

 

 

 

 

 

 

 

2nt1

(3.77)

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч - Z

C A r f m2+ I ) A mZ+ ( ïB t r k B 21'>jb*nHl С2n+1)l

'

 

ns O

 

 

 

 

 

 

 

 

T„.Z(*>,«?,% »

«fn4*>)(Êr

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

K 4

 

 

 

и введем главные

части преобразованных перемещений

и тетера туры:

UQ-k(Af+])f)-(kBZf у- (fB3j)\

(Aft-Df) + (jbBff

y* к В 31 )

W0 =<*fAf + o<j!l)f + (%BffкВзг) / ъ } QQ=CO1A1 +coz Df

Иэ уравнений (3.78) и (3.74) выводим

Щ0(«*-«*)(кЦ,+<1У0 - W 0rt Д~’ ;

2 f = /b ( jb e- k * - < it ')lQ o(«*-1'*- Я2) +

+м,0«*2-<х2)(ЬЦ>+<1Уо - Wort До i

В„={îOoCfi2-^-

+M,oк<! (J0(«f

+

+МЮ V0

%*)«t+ktjbrt (o<f -«§) +

 

+ Ц о №

( / * ‘ Ь *‘ < 1 * ) ^ - Ч ) } д 0'т }

(3.79)'

Bt ( s {к4 о(А *-к *-< 1 *)(< *? -< *р -М ю 1/0 Сяг/**-« .*(р *-к 1)1 *

*(<xf-«f)-k<zVo(e<.*-/b*)(«f -«() -

 

- Mtek W0(уьг- k*- <z*)(«** - **) д-J f

 

B3 i~ -M 10jb(<xf-<*f')(<*.*-k*-<i*X <lU ’o - b V o )

,

мюя 3N0l«o(3L0+ 2M0r t ’’ i

Черва гжавныв части (£,V0 , W 0tQ0 записываем

gЛ7

* /7*0 1

m10

 

* К Ь « '- *

'

)

т<»+ «■'o'0') J *

' гСу»/л- (

^ ж ^

<»](*«- Ч)> p É ? »

<3.81

■ ( * 4 * ? № * ( С - ^ - « M Q ^ l '

* 4 & 4 S 3 - ( ^ f ) f i t " - ^ ^ g p j y

,

r° ' « r J k z . 5 i £ { 0 . W - / e ^ - (*''«') C

’, *

* * * ( *** f ) Q P + * * iï° > ] Щ 0 ckU 0 +4 V0 - W e) X

Здооь

t<0) %'

.... ' « г , т Г ~ « - 1 4 в ®

C*0

Обращая выражения (3.80) no k ,Ç ,p , подучаем

~f^- ал’ 1Гт _ л л _ ■»<л) л <?<?

ЯР

 

 

 

 

d*v

9 W J г гп

* ~

( Tn + i ï )Qn')] “ - Ц л)- (T n + W Q n)\дзсду.

•f9 х '}(2п)/}

* = L ( A /< )+ A )'{-M ',lTn -âQ n - ^ ' ]

-

 

п=о

1

1

 

 

 

*

■ £ » < ? * w iTn

 

V -

 

 

 

 

-Г-д(П)

 

ч ] / _ ^

f

.

 

LA* - ( ' n + Af

Ч п'-^ дхду

д у >

ап )\ ’

 

♦ [ * r v ^ - ^ - * s r « . . ]< - * £ - ♦ - ^ > +

* W ° « w ^ -<#> ы * ) I

т= 1(л<%л)''{[л £ Ч ^ Qn+r^àQn+ 4°тп] Q -

п-О L

- M& V Q n ~A'\QnH~Tn ï+ A z)Qn X - ^ -

* Щ : + ^ } ( § T ô 7

где 6?„,^ через

и

выражаются так же,

как

и в $ £

настоящей

главы в соответствии о табл. I и 2, a

U ,V ,W ,Q

- главные части

перемещений и, гг, ьх

й

тешературы Т,при этом U, V можно

выразить

через плоские потенциалы:

 

 

 

 

 

1Г=

д У

,/

д у

д у

 

 

(3.82)

дсо

в *

> к =

----- ш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Операторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ls>N"(

d t 2 -) - û f i A

д*

 

9*

 

ДГ =

- д х *

* ч *

 

 

 

1^)_ г h .rtf à2

. -,п

,

 

 

л*

- Суэ/и

( - ^ г )

J

;

 

 

 

 

 

 

(3.83)

11

'J

ât?+ ct

dt +с* d*z

з * ° н к м N ) ;

 

- A { - A U J >n -’

. j _

J _

 

 

 

 

 

c i

d t

 

Дая определения Указанных главных частей

Пневы граничные

условия

(3.64) и одно иа условий (З.бб) - (3.67). Из (3.64) и, например.

(3.66), для величин UO tV0t W0 , 0 о

получаем систему

алгебраи­

ческих уравнений

 

 

„?0Ь ^

k/**fr** 1*)-о**+ь*+ ?)( т£0)+ « е а п0)( )1

+

+ ( ^

+ % V o)l2 « ij b Zn- ( fi* + k z+ f) ( T < ? ) + * г Q(n0)) l

-

- Wo l2(k‘+

;

1 а г+ f)(jb * + k * + f * ) J b 2n+ 2 (k *+ $*)(*<f«/ Q W _

Соседние файлы в папке книги