Устойчивость и динамика упругих тел

Выдающийся математик и механик Л. Эйлер (1707—1783), швейцарец по происхождению, тридцать лет жил и работал в России, профессор, а затем действительный член Петербургской Академии наук, автор 850 научных трудов, решил ряд задач по кинематике и динамике твердого тела, исследовал колебания и устойчивость упругих тел, занимался и вопросами практической механики, исследовал, в частности, различные профили зубьев зубчатых колес и пришел к выводу о том, что наиболее перспективный профиль — эвольвентный. [c.5]

Из этого перечня видно, что книга не претендует на освещение всех вопросов теории упругости анизотропного тела, а излагает только некоторые, наиболее изученные, но еще не приведенные в систему. В ней не содержится исследований по изгибу и устойчивости анизотропных пластинок, так как эти вопросы достаточно полно разработаны в нашей книге <Анизотропные пластинки . Задача о плоской деформации и обобщенном плоском напряженном состоянии изложена сжато (в связи с более общей задачей), причем из частных случаев рассмотрены только наиболее важные. В книге не затронуты проблемы равновесия и устойчивости анизотропных оболочек, а также динамики упругого тела (за исключением общих уравнений движения) Во всех случаях предполагается, что деформации являются упругими и малыми, а материал следует обобщенному закону Гука. В конце имеется перечень литературы, куда, кроме работ, излагающих специальные вопросы, включены также некоторые основные курсы теории упругости. [c.12]

Одновременно с разработкой и совершенствованием аналитических и геометрических методов исследования движений материальных частиц и твердых тел в механике под влиянием запросов практики возникает и интенсивно развивается целый ряд новых областей и направлений, таких как механика жидкостей и газов (гидромеханика, аэромеханика, газовая динамика), механика упруго и пластически деформируемых тел (теория упругости и теория пластичности), общая теория устойчивости равновесия и движения механических систем, механика тел переменной массы и др. [c.14]

Не менее важные и принципиальные исследования ведут в насто-яш.ее время многочисленные советские ученые в области гидромеханики, теории упругости, теории пластичности, в области механики тел переменной массы и динамики космического полета разрабатываются также принципиальные вопросы общей теории устойчивости, теории колебаний, общей и прикладной теории гироскопов, теории механизмов и машин, аэромеханики гиперзвуковых скоростей и других разделов механики. [c.74]

Весь цикл научных дисциплин, относящихся к механике деформируемого тела и связанных с разработкой вопросов прочности (жесткости, устойчивости) конструкций, часто называют строительной механикой в широком смысле слова. Строительной механикой (в узком смысле слова) называют статику и динамику сооружений. Границы между отдельными ветвями науки о прочности конструкций определяются как объектами, так и методами исследования, но зачастую эти границы точно указаны быть не могут. Так, прикладная теория упругости занимается в основном расчетом пластин, оболочек и некоторыми сложными задачами расчета брусьев (понятия о брусе, пластинке и оболочке даны в 1.2), привлекая для решения соответствующих задач более сложный математический аппарат, чем сопротивление материалов, но не- [c.10]

Период развития механики после Ньютона в значительной мере связан с именем Л. Эйлера (1707— 1783), отдавшего большую часть своей исключительно плодотворной деятельности Петербургской Академии наук, членом которой он стал в 1727 г. Эйлер развил динамику точки (им была дана естественная форма дифференциальных уравнений движения материальной точки) и заложил основы динамики твердого тела, имеющего одну неподвижную точку ( динамические уравнения Эйлера ), нашел решения этих уравнений при движении тела по инерции. Он же является основателем гидродинамики (дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости), теории корабля и теории упругой устойчивости стержней. Эйлер получил ряд важных результатов и в кинематике (достаточно вспомнить углы и кинематические уравнения Эйлера, теорему о распределении скоростей в твердом теле). Ему принадлежит заслуга создания первого курса механики в аналитическом изложении. [c.11]

Устойчивость движения тел с вязкоупругими элементами. В динамике космических аппаратов часто рассматриваются и модели твердого тела с вязко-упругими элементами, для которых также актуальны задачи исследования стационарных движений и их устойчивости. [c.22]

Книга содержит обзорные и оригинальные статьи ведущих российских ученых по основным разделам нелинейной механики. Излагаются вопросы составления и анализа уравнений движения механических систем с различными связями (в том числе и с односторонними с учетом ударных явлений), в различных силовых полях (в том числе при наличии сил сухого трения). Обсуждаются вопросы корректности тех или иных моделей механики, вопросы интегрируемости и детерминированного хаоса, вопросы устойчивости и теории возмущений. Исследуются разнообразные конкретные механические системы задача трех тел с учетом их несферичности или упругости, задачи динамики космических аппаратов, задачи динамики твердых тел в различных силовых полях (в том числе с учетом ударных взаимодействий и сил сухого трения), задача динамики твердого тела со струнным приводом, орбитальные тросовые системы и т. д. [c.3]

Балочное приближение в теории трещин (для динамики трещин оно развито А. М. Михайловым [55]) представляет собой описание разрушения в рамках соответствующих упрощенных моделей упругих тел. Точность этого приближения по существу та же, что и при его традиционном использовании для расчета напряжений чем больше гибкость балки, т. е. отношение ее длины к толщине, тем точнее определяется энергия ее деформации и, следовательно, изменение этой энергии в процессе разрушения. Рассмотрим несколько типичных задач об устойчивости трещин, используя энергетический критерий. [c.15]

Помимо общих методов изучения движения тел под действием сил, в Д. рассматриваются спец. задачи теория гироскопа, теория механич. колебаний, теория устойчивости движения, теория удара, механика тел переменной массы и др. С помощью законов Д. изучается также движение сплошной среды, в частности упруго и пластически деформируемых тв. тел, жидкостей и газов (см. Упругости теория, Пластичности теория, Гидроаэромеханика, Газовая динамика). Наконец, в результате применения методов Д. к изучению движения конкретных объектов возник ряд спец. дисциплин небесная механика, внеш. [c.159]

Блестящих результатов в самых различных отделах механики достиг гениальный ученый Николай Егорович Жуковский (1847—1921), основоположник авиационных наук экспериментальной аэродинамики, динамики самолета (устойчивость и управляемость), расчета самолета на прочность и т. д. Его работы обогатили теоретическую механику и очень многие разделы техники. Движение маятника теория волчка экспериментальное определение моментов инерции вычисление пла нетных орбит, теория кометных хвостов теория подпочвенных вод теория дифференциальных уравнений истечение жидкостей сколь жение ремня на шкивах качание морских судов на волнах океана движение полюсов Земли упругая ось турбины Лаваля ветряные мельницы механизм плоских рассевов, применяемых в мукомольном деле движение твердого тела, имеющего полости, наполненные жидкостью гидравлический таран трение между шипом и подшипником прочность велосипедного колеса колебания паровоза на рессорах строительная механика динамика автомобиля — все интересовало профессора Жуковского и находило блестящее разрешение в его работах. Колоссальная научная эрудиция, совершенство и виртуозность во владении математическими методами, умение пренебречь несущественным и выделить главное, исключительная быстрота в ре-щении конкретных задач и необычайная отзывчивость к людям, к их интересам — все это сделало Николая Егоровича тем центром, вокруг которого в течение 50 лет группировались русские инженеры. Разрешая различные теоретические вопросы механики, Жуковский являлся в то же время непревзойденным в деле применения теоретической механики к решению самых различных инженерных проблем. [c.16]

Предлагаемая вниманию читателей книга освещает различные методы решения задач механики деформируемого твердого тела. Для иллюстрации возможностей методов выбраны задачи статики, динамики и устойчивости стержневых и пластинчатых систем, т.е. задачи сопротивления материалов, строительной механики и теории упругости, имеющих важное практическое и методологическое значения. Каждая задача механики деформируемого твердого тела содержит в себе три стороны 1. Статическая - рассматривает равновесие тела или конструкпди 2. Геометрическая - рассматривает связь между перемещениями и деформациями точек тела 3. Физическая -описывает связь между деформациями и напряжениями. Объединение этих сторон позволяет составить дифференциальное уравнение задачи. Далее нужно применить методы математики, которые разделяются на аналитические и численные. Большим преимуществом аналитических методов является то, что мы имеем точный и достоверный результат решения задачи. Применение численных методов приводит к получению просто результата и нужно еще доказывать его достоверность и оценивать величину погрепшости. К сожалению, до настоящего времени получено весьма мало точных аналитических решений задач механики деформируемого твердого тела и других наук. Поэтому приходится применять численные методы. Наличие весьма мощной компьютерной техники и развитого программного обеспечения практически обеспечивает решение любой задачи любой науки. В этой связи большую популярность и распространение приобрел универсальный численный метод конечных элементов (МКЭ). Применительно к стержневым системам алгоритм МКЭ в форме метода перемещений представлен во 2, 3 и 4 главах книги. Больпшми возможностями обладает также универсальный численный метод конечных разностей (МКР), который начал развиваться раньше МКЭ. Оба этих метода по праву занимают ведущие места в арсенале исследований. Большой опыт их применения выявил как преимущества, так и очевидные недостатки. Например, МКР обладает недостаточной устойчивостью численных операций, что сказывается на точности результатов при некоторых краевых условиях. МКЭ хуже, чем хотелось бы, решает задачи на определение спектров частот собственных колебаний и критических сил потери устойчивости. Эти и другие недостатки различных методов способствовали созданию и бурному развитию принццпиально нового метода решения дифференциальных уравнений задач механики и других наук. Метод получил название метод граничных элементов (МГЭ). В отличии от МКР, где используется конечно-разностная аппроксимация дифференциальных операторов, в МГЭ основой являются интегральное уравнение задачи и его фундаментальные решения. В отличие от МКЭ, где вся область объекта разбивается на конечные элементы, в МГЭ дискретизации подлежит лишь граница объекта. На границе объекта из системы линейных алгебраических уравнений определяются необходимые параметры, а состояние во [c.6]

До сих пор в анализе динамики рассматривалось только движение самого несущего винта. Движение вала винта также является важным фактором как с точки зрения проблем устойчивости и управляемости вертолета, в которых рассматриваются степени свободы фюзеляжа как жесткого тела, так и в отношении проблем я роупругости, включающих связанное движение упругого фюзеляжа и винта. На рис. 9.10 показаны линейные и угловые движения втулки. Возмущенное линейное смещение втулки относительно установившейся траектории полета обозначается перемещениями Лвт, Увт и Zbt] возмущенное угловое смещение — углами ах, ау и аг. В данном случае используется инерциальная система координат, которая остается неподвижной в пространстве при возмущенном движении втулки. [c.400]

Рассмотрены статика, медленный рост и динамика трещин в сплошных линейно-, нелинейно-упругих и упругопластических телах, а также в средах со структурой — в решетках, армированных (слоистых) материалах, в средах блочной структуры, где обнаруживается отток энергии от края распространяющейся трещины. Большое внимание уделено обсуждению критериев роста трещин, связи между критериями на микро-и макроуровнях. Некоторые выводы, относящиеся к интерпретации решений задач линейной теории упругости и к состоянию у края трещины, получены на основе геометрически точных соотношений для устойчивого нелинейно-упругого материала. Приведены асимптотические решения упругопластических задач, указывающие на возможность устойчивого роста трещины. Рассмотрена двухконстантная теория роста трещин при циклических нагрузках. Представлены решения автомодельных, стационарных и нестационарных задач динамики трещин для до- и сверхрэлеевского, меж-и сверхзвукового диапазонов скоростей их распространения. [c.2]

Современные проблемы механики, ханику, газовую динамику, упругости присоединением (налипанием). При К числу этих проблем относятся уже теорию, пластичности теорию и др. полете совр. реактивных самолётов отмечавшиеся задачи теории колеба- Осн. допущение М. с. с. состоит в том, воздушно-реактивными двигателями ний (особенно нелинейных), динамики что в-во можно рассматривать как не- происходят одновременно как про-тв. тела, теории устойчивости движе- прерывную, сплошную среду, пре- Ц ссы присоединения, так и отделения ния, а также М. тел перем. массы и небрегая его молекулярным (атом- Масса таких самолётов увеличи-динамики косм, полётов. Всё боль- ным) строением, и одновременно счи- дается за счёт ч-ц воздуха, засасывавшее значение приобретают задачи, тать непрерывным распределение в двигатель, и уменьшается в ретребующие применения вероятност- среде всех её хар-к (плотности, на- зультате отбрасывания ч-ц продук-ных методов расчёта, т. е. задачи, в пряжений, скоростей ч-ц и др.). Эти " в горения топлива. Основное век-к-рых, напр., для действующих сил допущения позволяют применять в торное дифф. ур-ние движения точки известна лишь вероятность того, ка- М. с. с. хорошо разработанный для перем. массы для случая присоедине-кие значения они могут иметь. В М. непрерывных ф-ций аппарат высшей пя и отделения ч-ц, полученное в [c.416]

В работе [14] рассмотрена динамика импульсной газореактивной системы ориентации жесткого КА. Однако большие размеры и конструкция современного КА не всегда позволяет считать его твердым телом. Взаимодействие импульсной системы с упругой конструкцией КА может привести к потере устойчивости. В работе [57] получены условия, которые необходимо наложить на параметры импульсной системы ориентации, чтобы она была пригодна для управления угловым движением упругого КА 1) для уменьшения влияния последовательности импульсов управляющего момента на упругие колебания КА необходимо длительность импульсов делать равной периоду собственных колебаний упругого КА 2) для уменьшения амплитуды вынужденных колебаний КА (как первой, так и второй нормальных форм) рекомендуется вводить определенные ограничения на порядок следования и форму импульсов управляющего момента. [c.80]

В дальнейшем пользуемся упрощенной моделью, в которой предполагается, что взаимодействие тела с преградой происходит в течение всего времени пребывания тела в области л >0. Ясно, что это время больше значения t из предыдущей задачи, и для моментов времени t>f получаем физически абсурдную картину стенка удерживает тело т, когда оно двил<ется от стенки в отрицательном направлении. Таким образом, вторая модель не претендует на физическое обоснование теории удара. Однако (какпоказано ниже) в результате некоторого предельного перехода она также приводит к модели удара с трением, изложенной во введении, а простота получающихся при этом формул позволяет развить эффективный метод решения ряда задач устойчивости движения в системах с неудерживающими связями (см. гл. 3). Идея метода состоит в следующем односторонние связи заменяются средой Кельвина — Фойгта, и в решениях полученных уравнений движения совершается предельный переход, при котором коэффициенты упругости и диссипации некоторым согласованным образом устремляются к бесконечности. В пределе получается движение системы с неупругим ударом, причем характеристики среды Кельвина —Фойгта определяются по заданному с самого начала коэффициенту восстановления. Такой подход позволяет при решении задач о движении систем с ударами использовать обычные дифференциальные уравнения динамики с дополнительными силами определенного вида. Основным результатом здесь являются теоремы [c.41]

Более того, некоторых проблем и задач мы вовсе не рассматриваем, а приводим такие решения, которые представляются нам наиболее важными и интересными для практики (среди них есть и ряд новых). По-прежнему, как и в первом издании, мы рассматриваем анизотропные тела, испытываюш ие только малые упругие деформации и сле-дуюш,ие обобш,енному закону Гука. Так же как и в первом издании, мы совершенно не рассматриваем неупругих деформаций анизотропного тела, а из конкретных проблем и задач исключаем из рассмотрения задачи об устойчивости пластинок (тонких плит) и оболочек, задачи динамики и обилие задачи трех измерений ). Из новых задач упомянем о некоторых задачах об изгибе, кручении и других деформациях неоднородных тел, а также укажем несколько задач, решаемых в строгой постановке. [c.9]

Наиболее раннее исследование устойчивости, которое было выполнено Архимедом, относится к твердым телам, погруженным в то, что мы теперь называем несжимаемой упругой жидкостью, и никак не использует представления о движении. В аналитической динамике систем, подвергнутых действию консервативных внешних сил и сил взаимодействия (см. 1.14), известная теорема Дирихле сводит динамическое понятие устойчивости к статическому понятию, правда, силами и ценой полного пренебрежения такими эффектами, как трение между [c.350]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...