Получение расчетных уравнений (общий случай)

В соответствии с методом В.З. Власова функции перемещений Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru и Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru ищем в виде следующих рядов:

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru ; Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru . (3.3)

Здесь функции Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru и Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru , называемые аппроксимирующими, выбираются с учетом условий нагружения и закрепления панели, а функции Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru и Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru подлежат определению в процессе решения задачи. Так как задача решается в перемещениях, то выбираемые функции должны быть непрерывными и должны удовлетворять геометрическим граничным условиям, если таковые имеются.

Примем физические уравнения в следующем виде:

для ортотропной пластины

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru (3.4)

для подкрепляющих элементов

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru .

Здесь Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru - средние значения упругих констант пластины, вычисление которых приведено в [1]; Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru и Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru - модуль упругости и площадь поперечного сечения подкрепляющих элементов.

Учтем, что усилия и жесткости Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru в пластине

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru ; Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru ; Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru ; Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru . (3.5)

Подставляя в (3.4) и (3.5) формулы для перемещений (3.3) и полученные выражения в (3.1) и (3.2), запишем полную энергию Э в виде

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru . (3.6)

Так как функции Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru , Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru известны, то полная энергия Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru превратится в следующий функционал:

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru .

Минимум этого функционала в соответствии с принципом Лагранжа будет реализовываться уравнениями Эйлера-Лагранжа, которые являются по физическому смыслу уравнениями равновесия:

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru ; (3.7)

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru , (3.8)

а естественные граничные условия представляют обобщенные статические граничные условия

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru и Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru . (3.9)

Здесь Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru и Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru содержат слагаемые внешних нагрузок, входящие в работу внешних сил (3.2).

Уравнения равновесия в перемещениях с использованием соотношений (3.7) и (3.8) в каноническом виде записываются как

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru ; (3.10)

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru , (3.11)

где коэффициенты уравнений равновесия имеют вид

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru

(3.12)

и учитывают все плоские формы деформации обшивки. Здесь Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru - полная ширина панели, продольная ось Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru делит панель пополам Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru , а естественные граничные условия (3.9) запишутся как

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru ; (3.13)

Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru , (3.14)

где Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru и Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru - реакция поперечного силового элемента от действующих на него сил; n - нормаль к поверхности на рассматриваемой границе.

Решение канонической системы уравнений равновесия в общем случае нагружения и граничных условий чаще всего связано с математическими трудностями. Класс задач можно существенно расширить и упростить решение, если это решение представлять в симметричной или кососимметричной форме. Для плоских панелей естественно рассматривать задачи чистого растяжения и задачи поперечного изгиба отдельно. Необходимо оговорить, что конструкция тоже отвечает этим же условиям. Чаще всего рассматриваемые конструкции обладают продольной симметрией формы, что и позволяет общие задачи разлагать на простые составляющие и использовать одни и те же математические функции для решения. Кроме того, с помощью ортогонализации выбираемых функций Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru и Получение расчетных уравнений (общий случай) - student2.ru можно добиться того, что некоторые необходимые коэффициенты уравнений равновесия будут равны нулю, а решение системы существенно упростится. Аналитическое решение системы (3.10) и (3.11) возможно, если число выбираемых функций не больше четырех.

Рассмотрим выбор расчетных функций и их систематизацию с учетом представляемых задач.

Наши рекомендации