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

книги / Оболочки и пластины

..pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
71.66 Mб
Скачать

При составлении второго условия равновесия (равенство нулю глав­ ного момента, например, относительно точки О) будем пренебрегать малыми членами выше второго порядка. Тогда в уравнение войдут только внутренние моменты Ми МХ, М2 ь М2 и их производные и мо­ менты сил N 1, JV2, Т\2 и Т2Х. Получим

 

М 1) +

Ш{1)- da— M v +

М 2>+

дМ<2)

 

_ у ^ (2) +

 

 

 

 

 

да

 

 

 

 

 

 

 

др

 

 

 

 

 

 

 

или

 

+ l ^ 2ei — Л^ 2 + (Ти — Т21) еп] АВ da dp = О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дМ 0)

da + дМ (2)

d$ +

[N*, -

N& +

(Г12-

 

Тп ) еп] АВ da dp = 0.

 

да

 

 

df\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставив в последнее равенство

(2,

5, 2)

и

 

(2,

5, 4)

и

учитывая

(1, 4, 4), после сокращения на da,

dp

получим

 

векторное

уравнение

 

 

д(В М 12)

д (АМг)

+ ^ ; М21 - - ^ М 1 -

Лвк^ е 1 +

 

 

 

да

 

ар

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

Г д (В М 1)

а(Лм21)

+ М

М и — ^ - М , - ЛВЛГ,]ё2+

 

I

да

 

ар

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ -

+ Т1 2 - Т 21у В е п = 0,

 

(2,5,9)

эквивалентное трем скалярным уравнениям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Г а (вм)

^

др

 

+

дЛм„

дв м,

- ^

= 0,

 

 

АВ

 

да

 

 

др

 

да

 

 

 

 

 

 

1

Г д(ВМи)

н а м и

 

т м

21

 

м

 

м

]-Л Г2= 0,

 

 

АВ

L

да

 

ар

 

да

 

ар

 

 

 

 

 

r p

r p

 

,

-Mi2

~

 

^21

 

^

- U

.

 

(2,5,10)

 

 

 

 

Jl2

Г21+

^

 

 

 

 

 

Подставив

значения

Ti2, Т2и Мх2 и М2\

 

из

(2, 4,

2),

(2, 4,

3),

(2, 4, 4)

и (2, 4, 5) в последнее

из уравнений

(2, 5,

10), убедимся,

что

оно выполняется тождественно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т 'г~

Т п + ~ т г - - т г

=

]

( 1+ i

' ) ( 1+

i ; ) ('’“ _ 0 ’,)‘te” 0-

 

 

 

 

 

 

-Л/"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2,5,11)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 6. ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ДЕФОРМАЦИИ ОБОЛОЧКИ

Применим к элементу оболочки, изображенному на рис. (2. 4), формулу для энергии упругой среды

I* W dV = у

| (апеи + а22е22 +

а33е33 +

<т12е12 + а13е13 + о23<?23) dV

(2,6,1)

V

V

 

 

 

 

Здесь W — удельная потенциальная

энергия

упругой деформации,

Oij — компоненты тензора

напряжений, ец

— компоненты

тензора

деформаций, dV — элементарный объем, интегрирование распростране­ но по всему объему тела.

Согласно гипотезе Кирхгофа величинами сдвигов в\з и е2з и напря­

жениями азз можно пренебречь. Учитывая

это обстоятельство, а также

равенство

 

 

 

 

dV = А В (\ + у ) (

1 +

y

) da d$dz,

 

можно переписать (2, 6, 1) в виде

 

 

 

 

h/2

 

 

 

 

j*WdV = Y J J dadp j (<xn 'u + o22e22 +

a12e12)

+

dz,

—Л/2

 

 

 

(2,6,2)

 

 

 

 

где двойной интеграл берется по площади срединной поверхности. При­ нимая связь между напряжениями и деформациями в форме

где Е — модуль Юнга, v — коэффициент Пуассона,

 

 

 

 

£ — е11Ч" е22Ч~ ^зз»

 

 

 

 

 

и учтя, что а3з= 0, из третьего уравнения

(2, 6, 3)

получим

 

 

 

 

езз ~

 

;

(еп Ч~ ^22) •

 

 

 

 

Подстановка последнего равенства в первые

два

уравнения

(2, 6, 3)

дает

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ап = :

Е

^ 22)> а22 =

Е

; (^22 + v^n)»

 

 

 

z {еи +

~

 

 

 

1 — Vs

 

 

 

1 — V*

 

 

 

 

или в обозначениях § 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°u =

T ^

r l 6<i2) +

v4z1]-

 

 

 

 

 

 

 

 

+ v&\z)l

 

 

 

 

 

Ofj2 — ----5---- e g .

 

 

 

 

(2,6,4)

 

 

2 (1

v)

12

 

 

 

 

 

 

Выражение для потенциальной энергии получим,

подставив

(2,

3,

8),

(2, 3, 10) и (2, 3, 11)

в (2, б, 2) и

(2, 6, 4), а затем

(2, 6, 4) в

(2,

6;

2).

Для упрощения

полученного

равенства подынтегральное

выраже­

ние разложим в ряд по степеням z и отбросим малые величины второго порядка [2].

Выражение для потенциальной энергии тогда запишется в виде

 

 

 

 

2

j WdV =

JJ [ к

+ 8г)2 — 2(1 -

v) (eA -

ABdadfi +

+ 24(f ^ v2-

[ К +

*2)2 - 2 (1 - V)

- Х*2)] ЛЯ Лиф. (2,6,5)

Областью интегрирования здесь является площадь срединной по­ верхности.

Первый интеграл выражает энергию растяжения и сдвига средин­ ной поверхности, второй — энергию кручения и изгиба.

§7. СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ УСИЛИЯМИ, МОМЕНТАМИ

ИДЕФОРМАЦИЯМИ СРЕДИННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

 

Работа внутренних сил ЬЛна возможных

перемещениях

be^ для

упругой среды запишется в виде [5]

 

 

 

 

 

 

 

 

ЬЛ = | (ацббц + <^22^22 "Ь Оззббзз

^23^^23

^ЗХ^ЗХ “f" ^хг^хг) dV,

причем интеграл берется по объему тела.

 

 

 

 

 

 

Пренебрегая на основании гипотез Кирхгофа величинами озз, бы,

бгз, учитывая равенство

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М = АВ( \ +

 

+ j-^dad $ dz

 

 

 

и возвращаясь

к обозначениям § 2, получим выражение для

работы

ЬЛ

в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЪЖ = ^

da df>

Л/;

(Сцбе^) + a226e<2>+

cr126e<|>) ^ 1 +

^ 1 +

j АВ dz.

j

 

 

- h i,

 

 

 

 

 

 

1 '

 

*

 

Подставляя сюда (2, 3,8),

(2,3,10) и (2,3,11), будем иметь

(2.7,1)

 

 

 

 

Л/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ь Л

= j J d a dp

J

£ crn (бб! + 2бхх) ^ 1 +

j +

a22 (6e2 +

гб>с2) ^ 1 +

+

 

 

—hlt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

0x2^®x -f- гбтх)^1 -f- — ^ -f- cr12 (Sco2 +

г6т2) ^1 -f- — ^ j ABdz.

 

Используя (2,4,2),

(2,4,3),

 

(2,4,4) и

(2,4,5),

получим

 

 

 

Ь (Л

= j" j" ( T j6 e ,

-)- T 2SE2 -j-

7’126CO1 -j- T 2]6G)2 -j-

M JSX J -)- Л ]2б х 2 -f- М ^ б т ,

-)~

 

 

 

 

 

 

+ M21bx2)ABdad$.

 

 

(2,7,2)

Подставляя значения ti

и

T 2 из (2, 3,

14), найдем

 

 

 

TI2SIC/J -)- Т2JSL(-!2 -J- Л412бТх +

Л4216т2 =

(Л112 -(- A12I) ^*12 т~

ха-----^ бсо^-f-

 

 

 

 

 

 

+ ( Т21~

‘Х

' ) бсй2-

 

 

(2,7,3)

3 П. М. Огнбалов, М. А. Колтунов

Учитывая тождество (2, 5, 11), введем обозначения:

S = Т12 '

Л^21 _ ''р

^12

(2.7.4)

R2

Ri

 

 

н = М12 + Ми

 

(2.7.5)

Теперь выражение для работы внутренних сил запишется в виде b<JL (7\^ei + Тфг2 + S6e12 + Л+бх! + М26х2 + 2#6х12) АВ da dp.

(2,7,6)

Как известно, работа внешних сил на возможных перемещениях равна вариации потенциальной энергии. Следовательно, и работа внут­ ренних сил равна

 

 

 

 

 

 

ЬЛ = J bWdV.

 

 

 

 

 

 

(2,7,7)

Вариацию потенциальной энергии 8W найдем

из

(2, 6, 5)

 

 

J bW dV = +

+

у

| +

+ ve2) бе, +

(е2 + vej бе2 +

 

+ + —v)e126e12 j АВ da d$ +

 

 

 

[(х2 +

 

vx2) 6хх +

(х2 +

vx,) бх2-{-

 

 

 

 

 

+ 2(1 —v) х12бх12] АВ da dp.

 

 

 

(2,7,8)

Приравнивая

коэффициенты

при вариациях

компонент

деформа­

ций в формулах

 

(2, 7, 6) и

(2, 7, 8),

получим

искомые

соотношения

между усилиями, моментами и деформациями:

Eh3

 

 

 

Тг =

Eh

 

(в, +

ve,),

 

 

 

M1 =

 

- (Xj -f vx2),

1— V2

 

 

 

12(1 — v2)

Т2 =

Eh

 

(e2 +

vej),

 

 

 

M2 =

Eh3

 

■(Xa -f vx,),

1 — v2

 

 

 

 

— v2)

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2 ( 1

 

 

 

 

Eh

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Eh3

 

 

 

 

5 =

2 (1 + v)

6 12 >

 

 

 

 

H — 1,12(1 -f-v)

’ Xj2.

 

(2,7,9)

Разрешая

уравнения (2, 7, 9)

относительно

компонент

деформаций,

будем иметь соотношения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cl =

1

 

 

 

 

 

 

x, =

12

(М1 — \М 2),

 

Eh

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Eh3

 

 

 

 

 

 

 

1 (T2— v7\),

 

 

Ко = ■

12

(M2 — vAfj),

 

 

Eh

 

 

 

 

 

 

 

 

Eh3

 

 

 

 

 

 

r

2 ( l +

v

) o

 

 

 

 

12(1+т)Я-

 

 

(2,7,10)

12 ~~

ш Г~ь '

 

 

 

12

Eh3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина

удельной

энергии

упругой

деформации

согласно

(2, 6, 5)

равна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

- - ^

г Ь

г

[ <е‘ + ' ■ > * - 2 (i -

v) ( е“ *

-

4 - )

] +

 

 

 

 

 

Eh3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

24 (1 — v2) lK

+ x2)2j— 2(1 — v)(x1x2 — xfa)].

(2,7,11)

Дифференцируя (2, 7, 11) по ei, е2..., xi2 и сравнивая результаты с соотношениями (2, 7, 9), убедимся в справедливости равенств

Т

 

 

Т

aw

Q__

 

1

1

дв! ’

1 2

дк2 »

° —

dsi2

м 1==

dW

м 2 =

dW ,

dW

 

 

 

дхг

 

 

дх2

 

дУ-12

Перепишем (2, 6, 6) с учетом (2, 7, 10) в форме

1 [Т\ — 2vTxT%+ Т\ + 2 (1 + v) S2] +

2Eh

+-Eh?6 [Mf — 2V M XM 2 + М2 + 2 (1 + v) Я2].

Дифференцируя (2, 7, 13) по Ти Т2,..., Н и сравнивая соотношениями (2, 7, 10), получим

(2,7,12)

(2,7,13)

результаты с

ен,

dW

 

О ------

dW

"

-

dW

агх

° —

ат2

as

 

2

612 —

 

 

 

С о ------

 

 

 

 

 

аи7

 

 

а г

 

 

(2,7,14)

х, =

Ко =

* 1 2

=

аг

 

алд

2

дМг

 

 

а ( 2 Я )

§ 8. УРАВНЕНИЯ СОВМЕСТНОСТИ В УСИЛИЯХ — МОМЕНТАХ

Подставляя соотношения (2, 7, 14) в уравнения неразрывности сре­ динной поверхности (2,3, 16), получим

 

дВ(Мг — vMJ —(1 + v) f дАН

дА

Я

дВ

(Мг— vM2) —

 

да

 

\

W

ар

 

) •

да

 

 

 

 

h2 Г

дВ (Тг —vTJ

_ d B T

 

 

Tj _ 2 (1 +

v) ^

-

 

12i?i L

 

да

 

да

 

 

 

 

 

 

др

 

 

 

 

- 2 ( l + v ) ^ . ^ - s ] = 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

J

 

 

 

 

 

 

ар

 

 

\

да

да

у

 

ар

 

 

 

 

л2

M(VvT2) ~

1 $ {Т2 ~

vTi) ~ 2 (1+

v)

 

 

12Я2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 2 < l+ v )t - ^ - s ] = о ,

 

 

 

(2,8, 1)

 

М2 — v/Vfx

 

Afi — vM2 .

h2

1

 

f a

1

г

ав(Г2— уТх)

 

Ri

 

 

+

12

'

А В

( а а

 

А

[

а а

 

- ( 1+ v ) ( ^ - + ^ - s ) - f - ( J - I - v r , ) ] +

 

+

aA (Гх-

уГ;)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ар т [

ap

- < 1 +

' ’> ( JS

L +

l r

s )

-

f

1iT * -

^ )] ) " ° -

Уравнения (2, 8, 1) аналогичны уравнениям Бельтрами — Митчелла в теории упругости [5].

 

§ 9. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ОБОЛОЧЕК

В общей теории упругости

существуют два

пути

решения задач:

в напряжениях и перемещениях.

 

 

 

 

 

 

 

из уравне­

Аналогичное положение в теории оболочек. Исключая

ний равновесия

(2, 5, 8)

и

(2, 5,

10) усилия N x и N2, вводя обозначения

(2, 7, 4),

(2, 7,

5)

и используя

соотношения Кодацци — Гаусса, полу­

чим систему трех дифференциальных уравнений:

 

 

 

 

дВТх

J A S _

_дА_ s

_

дВ_ т

 

J _

Г

 

 

Л ),+ 2 -* « £ .+

да

ар

1

ар

 

да

2

Rt

L

да

да

 

 

2

др

 

 

 

+ 2 l Г ■ Ж

я ] “ _

'4fl,■'

 

 

 

(2'9Л)

dBS

дАТ,

 

 

- т , - L

— — м , + 2

L 4-

да

—_ +

да

ар

^

 

ар

 

 

L

ар

ар

 

 

да

1 ^ + 1*. Ri R*

 

 

+ 2 ^ _

аб_я 1

_ л5

 

 

 

 

 

 

Rt.

да

J

.

 

 

 

 

 

 

 

 

дВМх

дАН

дА

гг

дВ

+

 

\ да

A

L да

 

--------Г

Н ----- — М,

 

 

 

ар

ар

 

да

■]

L

Г

д в н

г.

дАМ 2

+

дБ

тт

дА А. 'll

 

 

В

L

да

"*

ар

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя в (2, 9, 1) значения сил, Т\, Т%, S и моментов М\, М2, Н по формулам (2, 7, 9) и выражая компоненты деформации через пере­ мещения срединной поверхности и, v, w, получим систему трех уравне­ ний относительно трех неизвестных функций и, v, до. Порядок этой си­ стемы равен восьми.

Полученная система уравнений весьма громоздка, и мы не будем ее выписывать, поскольку метод решения задач теории оболочек в пе­ ремещениях применяется редко и приводит к значительным математи­ ческим трудностям.

Второй путь состоит в решении шести

уравнений (2, 8, 1) и

(2, 9, 1) относительно неизвестных функций

Ть Г2, S, Afi, М2, Н. Эта

система также имеет восьмой порядок. Для решения практических за­ дач эти уравнения обычно упрощаются на основании различных сообра­ жений физического характера, которые будут освещены при рассмот­ рении решений конкретных примеров. Этот путь получил достаточно широкое распространение, несмотря на трудно обозримую систему уравнений.

§ 10. ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ В ЛИНЕЙНОЙ ТЕОРИИ ОБОЛОЧЕК

Для того чтобы решения уравнений (2,8,1) и (2,9,1) определили напряженное состояние оболочки, их надо подчинить граничным усло­ виям.

Если оболочка замкнута, то ее главные линии кривизны тоже замкнуты. В этом случае вместо граничных условий (поскольку гранич­ ный контур отсутствует) на решения уравнений (2,8,1) и (2,9,1) накла­ дывается условие периодичности по переменным а и р . Для объяснения этого зафиксируем значение р и будем передвигаться по линии

(5 = const от точки а = ао. Поскольку линия р= const замкнута, постольку неизбежно периодическое возвращение в точку a = cto. Решениями урав­ нений (2,8,1) и (2,9,1) будут однозначные функции координат а и р, поэтому они являются периодическими функциями этих координат.

Пусть теперь оболочка имеет граничный контур, совпадающий с одной из координатных линий, например р= р0. Как и в § 4, заменим на­ пряжения, действующие на контуре, ста­ тически эквивалентной системой сил Т2х,

Т2, N2 и

моментов Mi и М2\.

 

Эту систему можно заменить систе­

мой из четырех величин

 

 

Т%, Т,21

Мо

N* + —

дМ2

Мо.

 

да

 

 

’ “ А

(2, 10, 1)

 

 

 

 

Для доказательства заменим дугу кривой Р = Ро ломаной axa2az со сторона­ ми, равными ds (рис. 2.8). На отрезок ломаной аха2 действуют силы T2ds, TX2ds, N2ds и моменты M2ds и M2lds. Напомним, что распределенные усилия Т2, Т12 и N2 имеют размерность сила/длина, а рас­ пределенные моменты М2 и М2\ — раз­ мерность силы. Вместо момента M2ids приложим к концам отрезка аха2 перпен­

дикулярно к нему две силы, равные М2Хи противоположно направленные.

 

- s,

действующий на отрезок а2аъ, заменим

двумя

Момент М21+~~*21 ds*

 

ds

 

 

 

 

силами М,21 '

дМ21 ds,

приложенными в точках а2и я3 и противоположно

 

ds

 

 

 

 

направленными, и т. д.

 

р= Ро точками Ъх, Ь2, 63,

таким

обра­

Теперь разобьем кривую

зом, чтобы точка bi делила пополам отрезок кривой ага*+1.

 

Рассмотрим отрезок bxb2, длина которого равна ds. К середине от­

резка (точка

а2) приложены

сосредоточенные силы N2ds,

T2xds,

М2Х и

дМ

Кроме того, на

отрезок Ьф2 действуют сила T2ds

и мо-

М21 -I-----a-ds.

ds

 

 

 

 

 

мент M2ds. Они останутся без изменения и поэтому на рисунке не по­ казаны.

Сосредоточенные силы N2ds,

T21ds, М21 и М,, -j------—ds заменим дву-

 

 

ds

мя силами (т21+ ^ 21 ) ds и

 

) ds, направленными по ка­

сательной и по нормали кривой Р = Р0 соответственно.

Наконец, заменим сосредоточенные силы

 

удельными усилиями

 

 

Тц + дМа

и N2 +

дМа

Ri

 

да

равномерно распределенными по длине отрезка кривой Ьфг.

Иными словами, для однозначного решения системы

(2,8,1)

и (2,9,1)

на граничном контуре достаточно задать четыре (вместо пяти)

гранич­

ных условия. Это относится и к граничному контуру,

очерченному по

произвольной кривой на поверхности [5].

При решении практических задач теории пластин и оболочек ис­ пользуются граничные условия, выраженные не только через усилия и моменты, но и через перемещения граничных точек

dw

a, v, w, — ,

либо через комбинации тех и других.

В последнем случае из каждой пары величин

(„, т,), ( , . 7-,, + ^ L ) . ( - . И. + ± . i g L ) . ( £ . м . )

выбирают одну, так что число граничных условий остается равным четырем.

Приведем несколько вариантов условий на контуре р= const. а) Свободный край

 

Tt = 0; Г21 + - ^

= 0; ЛГ2 +

4 -

= 0; М2 = 0.

 

Rx

 

А

да

б)

Неподвижно опертый край (рис. 2.9)

 

 

М2= 0, и — 0, и = 0,

w = 0.

в)

Шарнирно опертый, свободный в нормальном направлении край

(рис. 2.10)

 

 

 

 

М2 = 0; JV2 + — . дМ21

= 0;

и = 0; о = 0.

 

 

да

 

 

г)

Защемленный край

(рис. 2.11)

 

 

 

и = 0, о — 0, w = 0, IJ =

---- -

.i® + -Н - = 0.

 

 

 

 

ар

Рис. 2.10

 

Если контур совпадает с кривой а = ао,

то на нем задаются величины

^12 + мг

дМи мх.

Наконец, если оболочка имеет как свободный край, так и замкнутые координатные линии, то на свободном краю задаются четыре краевых условия, а на замкнутых координатах кривых — условия периодично­

сти. Например, для цилиндрической круговой оболочки условие перио­ дичности, или условие замкнутости, должно содержать требование, что перемещение вдоль направляющей не должно получать приращения при возрастании координаты на 2 TLR.

§ 11. О РЕШЕНИИ УРАВНЕНИИ РАВНОВЕСИЯ

Перепишем систему уравнений равновесия (2,9,1) в виде

Li(7i, Т2, S, Ml9 М2, H) + ABqt = О,

L2(Tly Т*2, S, М]_, М2, Н) -f- ABq2 = О»

^2» *5»

Л42, ^0 Qn= ®>

где Lb L2, L3— определенные линейные дифференциальные операторы. Сравнивая уравнения равновесия (2,9,1) с уравнениями совместно­ сти (2,3,16), обнаруживаем, что последние уравнения также можно

записать в форме

L i \(«2,

L 2 I

со(«2,

«1.

— «12,

£2,

— «1,

<=12 \ =

о,

 

 

 

 

2

У

 

 

 

 

 

812 '

 

«1. — «12,

 

— е1>

2

/) =

°,

*1.

«12,

— е2,

еЦ,

<=12

\ =

0,

 

 

 

 

2

У

 

где L u L2, L3 — те же,

что и в

(2,11,1), операторы от

переменных

и2, * i,— х12— е2, — ех,

Этот

факт позволил [4] ввести

некоторые

функции и, v, ш, тождественно удовлетворяющие уравнениям равно­ весия. Общее решение системы уравнений (2,11,1) можно представить в виде системы функций [4]:

Тх = Т\ + EhcK2(u, v, w),

Т2 = Т*2 + EhcXitu, v, оу),

S = S*—Екск12(иу v, ay),

Мх = М* — E/ice2 (a, v, w),

(2,П,3)

М2 = М\ Ексг^и, v, до),

Я = /Г + £Лс-Ь* (а, у, и»),

где £ — модуль Юнга, с =

о, w — непрерывные, достаточ-

V 12 (1 —V)2

 

но гладкие функции координат а и р ,

х 2, х 12, еь е2, ё12—функции, по-

строенные_по формулам (2,3,15) путем

подстановки в них значений и =

= и, v = v y w = w\ Ти 7^, S \ Mi, М2,

Н* — частное решение системы

(2,11,1).

 

Действительно, подстановка (2,11,3) .в систему уравнений (2 11 П превращает ее в тождественную. Покажем это на примере первого ’ив

уравнений (2,11,1):

Т2, S, Mlt М2, H)-\-ABq1 —

 

 

 

 

 

Li (Tlt

 

 

 

 

= EhcL^^K2,

^12»

®2» — ®i>—

“f*

 

 

 

 

+ Lx(7b T l S',

M l

Ml,

H) 4- ABqv

 

(2,11,4)

Вторая строчка (2,11,4) равна нулю согласно (2,11,2), третья строч­

ка также равна нулю, поскольку система функций T*i,

, Н* есть част­

ное

решение (2,11,1).

 

 

решение (2,11,1). Для того чтобы

Пусть теперь 7’i,..., Н — заданное

представить его

в виде

(2,11,3),

достаточно

разрешить относительно

и, v,

w

систему

Тх -Т\

т*-т'2

 

 

 

 

 

 

 

ха =

 

 

Н -Н*

(2,11,5)

 

 

Ehc '

«1

Ehc

 

 

 

Ehc

что

возможно, поскольку функции %2»x i,...,

ей удовлетворяют уравне­

ниям неразрывности. Для доказательства

достаточно

заметить, что в

(2,11,4)

равны нулю первая и третья строки, следовательно,

и вторая

строка равна нулю.

(2,11,3) есть общее решение (2,11,1). Функции

_ _ Итак доказано, что

и, v, w тождественно удовлетворяют уравнениям равновесия. Подобные функции вводились в [11} для однородных задач.

§ 12. КОМПЛЕКСНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ УРАВНЕНИЙ ТЕОРИИ ОБОЛОЧЕК

Комплексными смещениями называются величины

 

 

u = u -riu, v — v-j-iv, w = w + iw,

 

(2,12,1)

а комплексными усилиями и моментами

 

 

f х = 7\ - iEhcn2,

Мг = Мг 4- iEhcez,

 

Т2 = Т2 — iEhcxlt

М2 = М24- iEhcelt

(2,12,2)

S = S 4- 1Дйсх12,

Н — Н — iEhc ®и

 

(здесь c2=/i2: 12(1—v2)).

2

 

 

(2,3,4), (2,3,9)

и

(2,3,15) вместо

Бели в формулы (2,3,1), (2,3,2),

смещений и, v, w подставить комплексные смещения

(2,12,1), получим

величины в|, ег, ei2, xi, Х2, Xi2, которые называются компонентами комп­ лексной деформации.

Подставляя (2,11,3) в (2,12,2), .получим еще одно

выражение для

комплексных усилий и моментов:

 

 

 

Т 1 = Т\ — iEhcv.2,

Мг = Ml + iEhce,2,

 

Т2Т\ — t'L/zcxj,

М2 =

М2+ iEhcelt

 

§ = 5 * 4 - iEhcy.n ,

Н =

Я* — iEhc

.

2