Задачи динамические о напряжениях

На практике встречаются такие случаи, когда на основании полученных выше формул динамические напряжения найти нельзя. К числу таких задач может быть отнесена, например, задача об определении напряжений в стальном канате, поднимающем груз Q со скоростью о при внезапном торможении подъемника (рис. 586). [c.633]

Чувствительность к стимуляции посредством такового воздействия в значительной степени обусловлена вязкими свойствами материала. Приближенное аналитическое решение задачи о напряженном состоянии дозволило выделить динамические, пластические, вязкие компоненты напряжений. [c.67]

В динамических задачах, в частности в задачах о колебаниях, положения точек системы изменяются с течением времени, так что указанные координаты являются функциями времени. Основная задача динамического исследования состоит в нахождении этих функций, т. е. в определении закона движения системы. После этого без труда могут быть найдены деформации, напряжения и внутренние усилия в связях системы. [c.6]

Главное, что будет излагаться в этой книге, по существу, состоит из трех основных частей 1) основные понятия о перемещениях, внутренних напряжениях, деформациях и работе внутренних сил, а также о процессе нагружения малого элемента твердого тела 2) основные механические свойства твердых тел, такие, как упругость и идеальная пластичность, текучесть, ползучесть и релаксация, вязкость и динамическое сопротивление, усталость и разрушение 3) основные кинематические и геометрические гипотезы, упрощающие математическую постановку задач о напряжениях, деформациях, перемещениях и разрушениях твердых тел при различных внешних воздействиях, а также основные уравнения и методы решения задач о деформации и прочности тел. Методы сопротивления материалов отличаются от более строгих методов теории упругости и пластичности в основном введением ряда упрощающих предположений кинематического и геометрического характера и, тем не менее, в большинстве случаев оказываются достаточно точными. [c.12]

По формуле (8.22) произведены расчеты безразмерных динамических температурных напряжений Ое в точке С = С< (Srf —5 10) в стальном полупространстве с золотым покрытием в зависимости от безразмерного времени / при /о= 0 5 10. Результаты расчетов представлены в виде графиков на рйс. 8.2 1а Щ и 8.3 (Srf=10). Результаты соответствующей задачи для однородного полупространства при /о = О изображены штриховой линией. [c.292]

В качестве основной динамической задачи термоупругости выбирается задача о тепловом ударе на поверхности полупространства, впервые исследованная методами операционного исчисления В. И. Даниловской в 1950 г. Эта задача, обладающая сравнительно простым решением, охватывает особенности распространения динамических тепловых напряжений, типичных для рассматриваемого типа задач (тепловой удар на поверх- [c.9]

При учете эффекта связанности устанавливаются новые качественные особенности распространения упругих волн [74], которые под влиянием тепловых эффектов распространяются с затуханием и дисперсией. В частности, существенно различаются решение динамической задачи термоупругости о тепловом ударе на поверхности полупространства без учета связи полей деформации и температуры ( 8.2) и решение с учетом этой связи [89] в случае несвязанного решения разрыв напряжения (рис. 55) остается неизменным, тогда как при связанном он с течением времени быстро уменьшается. [c.273]

Первой публикацией по динамическим задачам теории температурных напряжений была статья Даниловской ). В ней рассматривается внезапное нагревание границы упругого полупространства. В момент / = 0+ плоскость Х = О, ограничивающая упругое полупространство лГ] О, внезапно нагревается до темлературы 00, которая затем остается постоянной ). При этом предполагается, что плоскость лг1 = О свободна от напряжений и что начальные условия для температуры и перемещений однородны. Под влиянием внезапного нагревания плоскости Х) = О в упругом полупространстве распространяется одномерная термоупругая волна. [c.746]

В предреволюционной России динамике упругого тела уделялось относительно мало внимания. В начале века А. Н. Крылов изучал распространение упругих волн в цилиндрах и стержнях в связи с задачами о напряженном состоянии стволов артиллерийских орудий и снарядов при выстрелах. С. П. Тимошенко развил теорию, учитывающую как местные, так и общие деформации при ударе шарика о балку. А. Н. Динник исследовал динамические напряжения в подъемных канатах. [c.292]

Заметим, что здесь рассматривается задача об определении асимптотического закона распределения напряжений и перемещений в окрестности точки О фронта трещины. Для определения их значений необходимо решать конкретную задачу динамической механики разрушения, которая значительно сложнее, чем рассматриваемая здесь. [c.20]

Анализ напряженно-деформированного состояния стационарной трещины при динамическом нагружении имеет важное значение при анализе процессов, предшествующих разрушению. При этом, как правило, рассматривают отдельно установившиеся процессы, вызванные периодическими (в частности, гармоническими) нагрузками, и переходные процессы, вызванные произвольными динамическими (в частности, ударными) нагрузками. При решении реальных задач динамические нагрузки, как правило, прикладываются к части поверхности или объема тела. Волны напряжений распространяются в теле и достигнув трещины взаимодействуют с ней. В случае идеализированных постановок волна напряжений приходит из бесконечности или от границы. Решение задачи представляется в виде суммы решений, определяемых соответственно падающими и отраженными волнами. Решение, соответствующее падающим волнам, регулярно и трудностей не вызывает. Решение для отраженных волн сингулярно и сводится к решению задачи о нагружении берегов трещины. Коэффициенты интенсивности напряжений определяются решением для отраженных волн, поэтому оно представляет наибольший интерес в механике разрушения. Примеры решения различных классических задач динамической механики разрушения приведены в работах [15, 38, 103, 108, 238, 293, 294, 313, 399, 453, 467, 471,478, 535, 549]. [c.36]

Например, в задаче о тепловом ударе поверхности полупространства при конечной скорости распространения тепла динамические температурные напряжения претерпевают два скачка, соответствующие фронту тепловой и упругой волн [3, 89, 120], в отличие от одного скачка на фронте тепловой волны в классическом случае [22]. Анализ работ, посвященных этим вопросам, можно найти в обзорах [61, 114] и монографии [89]. [c.121]

Задача о крутильных колебаниях щтампа с плоским круговым основанием, лежащего на упругом полупространстве, рассматривалась в [20, 21]. Формулы и числовые результаты, приведенные в этих работах, позволяют определить закон движения штампа и динамические касательные напряжения на площадке контакта. [c.134]

Собственный вес и силы инерции. Предыдущие формулы относятся к стержням постоянного сечения, нагруженным силами на концах. Может случиться, что силы распределены непрерывным образом по поверхности или объему стержня. Так, например, замурованный в стену стержень, если вытягивать его за конец, встречает сопротивление со стороны скрепляющего его со стеной цемента по всей поверхности заделки. Пример распределенной по объему силы — 9Т0 сила тяжести. При рассмотрении динамических задач о напряжениях в движущихся стержнях можно, согласно принципу Даламбера, вводить непрерывно распределенные по объему силы инерции. Во многих случаях ввиду малости деформаций достаточно определять кинематические элементы движения так, как если бы тело было абсолютно жестким. Таким образом ускорения, а следовательно, и силы инерции могут быть найдены заранее. Способ решения таких задач, которые можно назвать квазистатическими, ничем не отличается от способа решения статических задач сопротивления материалов. Специфика динамических задач обнаруживается тогда, когда нельзя пренебречь силами инерции, происходящими от движения, связанного с деформацией. Таковы, например, задачи о колебаниях стержней и о действии ударной нагрузки. [c.38]

Задача контактная 270 Задачи динамические 370 -- о напряжениях 38 [c.452]

При движении звеньев механизма в кинематических парах возникают дополнительные динамические нагрузки от сил инерции звеньев. Так как всякий механизм имеет неподвижное звено-стойку, то и стойка механизма также испытывает вполне определенные динамические нагрузки. В свою очередь через стойку эти нагрузки передаются на фундамент механизма. Динамические нагрузки, возникающие при движении механизма, являются источниками дополнительных сил трения в кинематических парах, вибраций в звеньях и фундаменте, дополнительных напряжений в отдельных звеньях механизма, причиной шума и т. д. Поэтому при проектировании механизма часто ставится задача о рациональном подборе масс звеньев механизма, обеспе- [c.275]

В данном случае динамические напряжения не могут быть определены через коэффициент динамичности Ад по приведенной выше методике. Поэтому, решая задачу, будем исходить из того, что вся кинетическая энергия Т, запасенная падающим стержнем до достижения им опор, полностью перейдет в энергию деформации U стержня при его ударе (потерями энергии на смятие в местах контакта стержня с опорами и на трение о среду пренебрегаем), т, е. [c.647]

На рис. В.З показан стержень, лежащий на упругом основании, ио которому движется сила P t) (или масса, на которую действует сила). Интерес представляет определение прогибов стержня и возникающих в нем напряжений. Подобные задачи возникают при исследовании скоростного движения железнодорожного транспорта. В настоящее время разрабатываются проекты движения поездов при скоростях до 500 км/ч, поэтому вопрос о динамических эффектах, возникающих при движении поезда. [c.4]

В первой главе дано физическое описание процесса распространения возмущений в виде волн напряжений. Указаны способы возбуждения возмущений и методы измерения кинематических и динамических параметров волн напряжений. Сформулирована задача о распространении волн напряжений и указан метод решения ее для областей возмущений нагрузки, разгрузки и отраженной волны. Рассмотрены особенности взаимодействия волн напряжений при их распространении. [c.4]

При изучении напряженного состояния среды и движения частиц ее в областях необходимо решить 1) задачу о динамическом расширении сферической полости при взрыве 2) задачу о расчете напряжений, скорости частиц и плотности среды в областях возмущений. Решения этих задач строятся на основании следующих физических представлений. Пусть в сферической полости, заполненной газом под давлением ро, в момент времени / = О в результате взрыва образовался некоторый объем другого газа с большим давлением и высокой температурой. На поверхности объема оба газа находятся в свободном соприкосновении, поэтому с течением времени их давления выравняются, при этом [c.86]

Изучение процесса распространения упругопластических волн в стержне при продольном ударе осуществлялось путем регистрации перемещений отдельных фиксированных сечений с помощью индукционных датчиков [9], обеспечивающих запись скорости сечений во время удара при осциллографировании. Экспериментальные данные сравнивались с результатами теоретического решения задачи о продольном растягивающем ударе с постоянной скоростью по стержню конечной длины [2, 3, 9], построенного на основании деформационной теории приближенным методом Г. А. Домбровского. При этом предполагалось, что при динамическом нагружении зависимость между напряжением и деформацией о- -е такая же, как и при статическом нагружении. Статическая диаграмма а е аппроксимировалась специально подобранными функциями, допускающими точное решение краевой задачи. Про- [c.225]

Весьма просто единственность решения устанавливается в случае динамических задач. Покажем, что решение, удовлетворяющее нулевым начальным условиям и нулевым краевым условиям (в смещениях или напряжениях), есть тождественный нуль. В силу однородности начальных условий смещения тогда являются равными нулю функциями, а тело в начальный момент не деформировано и находится в состоянии покоя. Следовательно, полная энергия обращается в нуль и всегда будет оставаться равной нулю в силу закона сохранения энергии. Кинетическая же энергия и энергия деформации могут принимать лишь неотрицательные значения. Поэтому из условия обращения в нуль полной энергии следует, что кинетическая энергия и энергия деформации обращаются в нуль. Из равенства же нулю кинетической энергии будет следовать равенство нулю производной ди д1. Учитывая же равенство нулю смещений в начальный момент, приходим к утверждению о тождественном равенстве нулю смещений. [c.253]

Как известно, при динамическом нагружении деталей и конструкций, содержащих трещину, образующиеся волны отражаются и преломляются на трещине, вызывая более высокие напряжения, чем в случае статического нагружения. Решение динамической задачи для цилиндра полезно сопоставить с результатами 19 (которые должны получаться в результате предельного перехода) для выявления влияния импульсного характера нагружения на динамический коэффициент интенсивности напряжений. Заметим, кроме того, что найденное в этом параграфе решение эквивалентно решению задачи о внезапном появлении трещины в бесконечном цилиндре в случае приложения статического крутящего момента. [c.417]

Кокс предложил способ определения динамических напряжений, возникающих в балке под действием груза, падающего на балку с некоторой высоты. Эту задачу он свел к задаче о соударении двух материальных точек, движущихся поступательно, и получил зависимость [c.8]

Результатами решения этих задач являются сведения о динамических нагрузках в элементах и звеньях системы привода, о пиковых значениях токов, напряжений, давлений в двигателях и системах управления, т. е. о величинах, определяющих работоспособность и надежность систем сведения о точности воспроизведения заданных траекторий и положений рабочих органов сведения о временах протекания переходных процессов сведения о характере колебательных процессов и т. д. Для обработки результатов моделирования и получения на их основе простых соотношений, связывающих показатели динамического качества системы привода с конструктивными параметрами ее элементов, применяется аппарат вторичных математических моделей (ВММ). Для получения ВММ исходная математическая модель (ИММ), т. е. система уравнений движения объекта, исследуется на ЭВМ по определенному плану при различных сочетаниях параметров. Зафиксированные в машинных экспериментах результаты обрабатывают либо методами множественного регрессионного анализа, либо с помощью алгоритмов распознавания образов. В первом случае получают количественные соотношения, позволяющие определять динамические показатели системы в функции ее параметров. Во втором случае получают выражения для качественной оценки соответствия изучаемого объекта заданному комплексу технических требова- [c.95]

Случай, когда на части границы г < заданы скорости Vг r,0,t), а на части д/< г < оо — напряжения aгir,0,t), рассматривается аналогичным образом и приводит к задаче типа (10.26) для функции G (v). Подобные задачи возникают при рассмотрении динамических задач о вдавливании жестких конических штампов в упругое полупространство. [c.453]

Проблема ударного воздействия конструкций с внешними объектами не ограничивается воздействием птиц и града. Она включает также анализ микрометеоритного повреждения космических аппаратов, исследование эрозии, связанной с воздействием пыли, песка, дождя, а также кавитационной эрозии, сопровождающейся динамическими напряжениями, возникающими в окрестности образовавшейся каверны. Эрозия, вызванная ударным воздействием частиц пыли на металлические поверхности, обсуждается в работе Смелтзера и др. [159 ]. Механизм соударения капли жидкости с твердой поверхностью рассматривался Хейманом [74 ] и Петерсоном [136]. Исследование эрозии композиционных материалов, вызываемой дождем, проведено Шмиттом [150]. Крейен-хагеном и др. [89] было получено с помощью ЭВМ численное решение задачи Динамики о пробивании системы пластичных алюминиевых слоев стальным телом, движущимся с большой скоростью, и рассмотрено несколько форм разрушения. [c.313]

Метод динамической фотоупругости, т. е. метод. фотоупругости с регастрадией картин интерференционных полос на высокоскоростной камере, является весьма эффективным для исследования задач хрупкого разрушения, так как он позволяет получать одновременно информацию как о пути и скорости распространения трещины, так и о напряженно-деформированном состоянии в окрестности вершины трещины. [c.86]

СТИ текучести найдено точное решение в виде функций Оу, щ, ui при заданных pi на Sp для этих функций удовлетворяются все условия а) — ж) 4 гл. 1 для динамических задач. Тогда поле напряжений oij будет, согласно введенным в этой главе определениям, допустимым при иснользо-вапви точной поверхности текучести и его можо обозначить Сту. Поскольку поле скоростей щ удовлетворяет условиям [c.46]

Исследование конкретных задач показало, что закономерности влияния начальной деформации на интегральные характеристики динамических задач (реакция среды, амплитуда и фаза смещения штампа) и на резонансные явления, возникающие при контактном взаимодействии, содержат больше информации о напряженном состоянии тела. Влияние однородной начальной деформации произвольного вида на динамику массивных тел и инерционных систем, контактирующих с предварительно напряженной средой, исследовалось в [21-23]. Неоднородная начальная деформация и ее влияние на динамику массивных тел и инерционных систем, взаимодействующих с неоднородными преднапряженными средами и на возникающие при этом резонансные явления, изучались в работах Т. И. Белянковой, И. А. Зайцевой, В. В. Калинчука, Ю. Е. Пузанова [18, 19, 24, 26]. [c.289]

Впервые строгая математическая постановка задачи о динамическом нагружении упругого тела с трещиной, учитывающая возможность контактного взаимодействия берегов с образованием областей плотного контакта, сцепления и скольжения, дана в работе [128]. Алгоритм решения этой задачи разработан в работах [107, 129, 138], где доказана го сходимость. Случай гармонического действия нагрузки рассмотрен в работе [130], где, в частности, показано, что при учете контактного взаимодействия берегов трещины гармоническая нагрузка приводит к установившимся периодическим, но не гармоническим процессам. Исследование контактного взаимодействия берегов трещины конечной длины в плоскости при гармоническом нагружении проведено в работах [107, 132, 133]. Влияние контакта берегов на коэффициент интенсивности напряжений для одной трещины исследовано в работах [105, 134], а для двух колинеариых трещии —в [106, 136, 139]. Разработанная в работах [107, 128—131, 138] методика может быть применена к решению односторонних контактных задач динамической теории упругости [104] и задачи о контакте берегов трещины в изгибаемой пластине [135]. Настоящая монография посвящена постановке и решению динамических задач для упругих теп с трещинами с учетом возможности контактного взаимодействия их берегов. Она осно. вана на материале цитированных выше работ авторов. [c.6]

Поля напряжений и перемещений в окрестности движущейся трещины. Исследование распределения полей напряжений и перемещений в окрестности фронта трещины имеет важное значение при формулировке критериев разрушения с использованием силового подхода Дж. Ирвина и при решении других задач механики разрушения [320, 399 и др.]. В статических задачах механики разрушения эта задача решена в работах [492, 572]. Там же показано, что напряжения и перемещения могут быть представлены в виде (1.3). Этот результат имеет место и при динамическом действии нагрузки для стационарных (нераспространяющихся) трещин [550, 551]. Если трещина распространяется, то ситуация усложняется. В этом случае напряжения и перемещения в окрестности фронта движущейся трещины зависят от скорости ее движения. Впервые эта задача в случае распространения, трещины с постоянной скоростью решена в работе [574], где, в частности, показано, что если скорость распространения фронта приближается к некоторому критическому значению, то может произойти, ветвление трещины. Задача о распространении трещины с пострянной скоростью в плоскости относится к классу стационарных смешанных задач динамической теории упругости [265, 313]. К этому же классу относятся задачи о движении штампа вдоль границы полуплоскости с постоянной скоростью, меньшей скорости распространения поперечных упругих волн. Такие задачи рассматривались в [68,i541] с помощью методов теории функций комплексного переменного. Разработанные методы можно использовать и при изучении распространения трещин, [62, 294, 530 и др.]. [c.15]

Аналитические решения такого рода уравнений получены для задач в идеализированной постановке (плоскость с полу-бесконечной или конечной трещиной, пространство с дисковидной трещиной и т. д.) при воздействии гармонических и ударных нагрузок (достаточно полный их обзор дан в работах [148, 177, 178, 199, 220, 271]. Однако эти решения дают представления о реальном поведении конструкции конечных размеров только в начальный период времени (до прихода в вершину трещины волн напряжений, отраженных от границ тела). Кроме того, они не учитывают разнородности материала конструкции по механическим свойствам, изменения граничных условий по-берегам трещины в процессе ее продвижения траектория трещины считается прямолинейной, а удельная эффективная энергия, затрачиваемая на образование новых поверхностей yf, принимается постоянной и не зависящей от скорости деформирования. Очевидно, что с помощью методов, имеющих указанные ограничения, навряд ли можно дать надежные оценки работоспособности элементов конструкций сложной формы и характера нагружения. Поэтому широкое распространение получили численные методы расчета динамических параметров механики разрушения [177, 178]. [c.241]

При решении динамической упругопластической задачи возникает вопрос о пространственно-временной аппроксимации процесса взрывной запрессовки трубки в коллектор. На рис. 6.3 представлена схема расчетного узла ячейки коллектора для расчета собственных напряжений и деформаций. Здесь Явн — внутренний радиус трубки б — толщина трубки, S — толщина стенки коллектора а — ширина перемычки между отверстиями. Выбор величины радиуса Ян проводится посредством численных расчетов из условия инвариантности НДС от Rh при неизменных характере и уровне импульсной нагрузки при взрыве. Расчет НДС проводится в осесимметричной постановке и отражает ряд существенных особенностей процесса запрессовки трубки в коллектор. К ним относятся возможность учета сложного характера распределения во времени и пространстве давления на внутренней поверхности трубки, обусловленного неодновременной детонацией цилиндрического заряда. Кроме того, с помощью специальных КЭ достаточно хорошо моделируется условие контакта трубки с коллектором в процессе прохождения прямых и отраженных волн напряжений при динамическом нагружении. Учет указанных особенностей позволяет рассчитывать неоднородное поле напряжений и деформаций по высоте трубки (толщине коллектора) и, следовательно, достаточно надежно при учете общ.их, остаточных и эксплуатационных напряжений проанализировать НДС в зоне недовальцовки, в которой инициировались имеющиеся разрушения в коллекторе. [c.334]

Приведенное решение задачи о внедрении тела в среду построено на основании результатов, полученных А. А. Ильюшиным, А. Ю. Иш-линским, В. В. Соколовским и др. [13, 20, 45]. Оно пригодно для скоростей встречи V < 1000—1500 м/с, однако возможны и более высокие скорости V , для которых решение непригодно. Возникла необходимость в построении решения задачи о внедрении тела в случае большой скорости встречи, основанном на том экспериментальном факте, что в процессе внедрения тела (при нагрузке) плотность среды изменяется от ро до р, после же внедрения (при разгрузке) изменение плотности незначительно, им можно пренебречь и считать плотность постоянной, равной р. X. А. Рахматулин и А. Я. Сагомонян [40], использовав идею А. А. Ильюшина, ввели в рассмотрение пластический газ, представляющий собой сплошную пластическую среду, плотность Ро которой при нагрузке изменяется по некоторому закону, а затем остается постоянной, равной р. Моделью пластического газа описываются грунт, бетон, кирпич и металлы в случае, если напряжения в них значительно превосходят динамический предел текучести СГ.Г.Д. Экспериментально установлено сильное влияние сил трения на процесс внедрения тела в перечисленные среды, поэтому при решении рассматриваемой задачи их следует учитывать. [c.179]

В этой главе изложено решение динамических задач о расчете напряжений в оболочках враш,ения нулевой гауссовой кривизны (цилиндрической и конической) при сжатии осевыми нагрузками и при действии внутреннего и внешнего давлений. Рассмотрены динамические задачи о распределении напряжений в оболочках вращения ненулевой гауссовой кривизны (сферической и оживалыюй) при деГ -ствии внешнего и внутреннего давлений. [c.362]

К решению динамических задач теории упругости метод Винера— Хопфа (см. I гл. I, и. 4) впервые был применен при исследовании стационарной задачи дифракции на полубесконеч-ном разрезе со свободными краями, а также при изучении напряженного состояния, возникающего при мгновенном образовании полубескоиечной трещины. В этих задачах имеют место смешанные граничные условия, заданные на двух полубесконечных интервалах, при одном граничном условии, сквозном по всему бесконечному интервалу. Ниже на примере решения плоской задачи о вдавливании гладкого штампа [59] проиллюстрируем применение этого метода в динамической теории упругости. Для простоты ограничимся случаем полубесконечного штампа. [c.483]

Продольный удар. Если время б возрастания нагрузки до своего наибольшего значения значительно больше периода Т продольных колебаний основного тона или времени прохождения фронта ударной волны напряжений от одного конца стержня до другого, то нагрузку можно считать приложенной статически. Если 0 Г, то нагружение считается динамическим и необходим учет сил инерции. Если 0 Г, то нагружение считается быстрым или ударным. Рассмотрим задачу о продольном ударе по стержню груза массой т, падающего с высоты h (рис. 3.39). С момента соприкосновения груза с торцом стержня в месте их соприкасания возникают ударные силы, возрастаюш,ие в первой фазе удара за время т" до своего наибольшего значения и уменьшающиеся за время х" второй фазы удара. При этом вдоль стержня распространяется фронт ударной эрлны со скоростью с. Однако эпюра напряжений вдоль стержня не постоянна и скорость распространения каждой амплитуды этой элюры тоже своя, зависящая от уровня напряжений, если он пре- [c.83]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...