Малые колебания прямолинейных стержней

При малых колебаниях прямолинейных стержней 1 = 0. Из системы уравнений (7.48) после преобразований получаем следующие уравнения [c.175]

Приведенные в данном параграфе уравнения малых колебаний прямолинейных стержней могут быть использованы для решения многих прикладных задач. [c.178]

Уравнения малых колебаний прямолинейного стержня, имеющего продольное движение. Общие нелинейные уравнения движения пространственно-криволинейного стержня (см. рис. 2.4), имеющего принудительную угловую скорость вращения 0)0 и принудительную скорость продольного движения ууо, были получены в 2.1. Уравнения, характеризующие стационарный режим движения, когда форма осевой линии стержня остается в пространстве неизменной, получены в 2.4. Уравнения малых колебаний стержня относит,ельно стационарного движения были получены в 3.4. Уравнения, полученные в 3.4, описывают малые колебания стержня относительно стационарного движения, когда осевая линия стержня есть пространственная кривая. Можно уравнения малых колебаний стержня относительно прямолинейного движения, например ветвь передачи с гибкой связью (см. рис. В.5), получить из этих общих уравнений. Но для выяснения основных особенностей подобных задач целесообразно для частного случая колебаний прямолинейного стержня еще раз повторить вывод уравнений малых колебаний относительно прямолинейного стационарного движения стержня. [c.191]

При малых колебаниях прямолинейного стержня выражения (8.64) и (8.65) для проекций аэродинамического момента и аэродинамической силы справедливы как в декартовых, так и в связанных осях (так как Их = и ). [c.252]

Из системы уравнений (9.18) — (9.21) можно получить уравнения малых колебаний прямолинейного стержня постоянного сечения (Лзз=1), аналогичные уравнениям (7.17) — (7.20) и (7.21) — (7.24), полученным в 7.1. Например, для стержня, нагруженного только осевой силой (см. рис. 9.1), имеем следующие две независимые системы уравнений [c.262]

Малые колебания прямолинейных стержней [c.133]

Стержень (свая) (рис. В.1) внедряется в грунт под действием периодической осевой силы P t). Если частота изменения силы и ее амплитуда взяты произвольно, то могут возникнуть поперечные колебания, которые для нормальной работы (процесса внедрения сваи в грунт) недопустимы. При расчете режимов работы требуется определить такие частоты и амплитуды сил, при которых поперечные колебания возникать не будут, Дело в том, что если рассмотреть уравнение поперечных колебаний сваи, то это будет уравнение с периодически изменяющимися коэффициентами. Такие колебания называются параметрическими, и при определенном сочетании параметров, входящих в уравнения, эти колебания могут быть неустойчивыми, т. е. при малом отклонении стержня от прямолинейной формы амплитуды колебаний непрерывно увеличиваются. Параметрические колебания прямолинейных стержней рассмотрены в 7.7. [c.4]

Уравнения свободных колебаний. Векторные уравнения (3.38) — (3.40) малых колебаний вращающегося стержня круглого сечения (постоянного или переменного) были получены в 3.3. При Шй—Ь, (Оо О в проекциях на связанные оси получены уравнения (3.77). Из этих уравнений как частный случай получим уравнения изгибных малых колебаний вращающегося прямолинейного стержня (рис. 7.14). В этом частном случае следует в (3.38) — (3.40) и (3.77) положить А71=А7 2=0 кюл 0 К2о= [c.198]

Уравнения параметрических колебаний прямолинейных стержней. На рис. 7.23,а, б показаны прямолинейные стержни, нагруженные осевыми периодическими силами 7 (т) и периодическим крутящим моментом М(т), которые входят в уравнения малых колебаний [например, в уравнения (7.34), (7.35)] в качестве коэффициентов, т. е. уравнения (7.34), (7.35) есть [c.218]

Рассмотрим в качестве примера определения собственных значений прямолинейный участок трубопровода с упругой опорой (рис. 9.3). Если в уравнении (9.27) малых колебаний прямолинейного трубопровода положить 1с = 0, то получим уравнение колебаний стержня, показанного на рис. 9.3. Можно воспользоваться и системой уравнений первого порядка (9.25), что более удобно при численном счете. Полагая [c.267]

Уравнение малых колебаний гибкого стержня. Статика прямолинейных гибких стержней рассматривалась в гл. 2 и было получено основное уравнение равновесия прямолинейного стержня (2.8) в предположении, что прогибы стержня являются малыми. При колебаниях стержня на его элемент действует (при малых прогибах) сила инерции (рис. 6.9, б) [c.133]

Рассмотрим колебания кругового стержня с прямолинейным участком (рис. 8.4), представляющего собой ветвь камертона. Уравнения малых колебаний криволинейного участка стержня совпадают с уравнениями (8.73). Получим уравнения малых колебаний прямолинейного участка стержня с учетом горизонтального перемещения стержня из-за деформации криволинейного участка. [c.189]

Уравнения (3.10), (4.12) не учитывают деформации сдвига и инерции вращения при колебаниях. Поэтому они достаточно хорошо описывают поперечные колебания стержня с большим отношением длины к высоте сечения к > 6) и при малых частотах. Однако, для рамных систем фундаментов тяжелого оборудования и подобных конструкций, когда 1пЪ<6, где п - номер тона колебаний Ъ - характерный размер поперечного сечения - длина полуволны упругой линии стержня, уже необходимо учитывать сдвиг и инерцию вращения [39,43]. Проблема построения более точных решений поперечных колебаний стержня весьма актуальна и в теории устойчивости в связи с применением динамического метода. Дифференциальное уравнение поперечных колебаний прямолинейного стержня с учетом деформаций сдвига и инерции вращения вывел выдающийся русский ученый проф. С.П. Тимошенко [91]. Его модель ныне утвердилась как наиболее точная и широко применяется в различных задачах механики конструкций. Для применения модели С.П. Тимошенко в задачах устойчивости необходимо до- [c.151]

Диск массы М может катиться без скольжения по прямолинейному рельсу. К центру диска шарнирно прикреплен стержень длины /, на конце которого находится точечный груз массы т. Найти период малых колебаний маятника. Массой стержня пренебречь. [c.417]

Физический маятник представляет собой симметричное Т-образное тело, полученное жестким соединением двух одинаковых однородных, тонких и прямолинейных стержней. Найти отношение периодов Ti и тг малых колебаний маятника для двух различных способов его подвеса, указанных на рисунке. [c.117]

Получить уравнения малых колебаний стержня постоянного сечения (рис. 3.15) в плоскости чертежа, имеющего два участка криволинейный и прямолинейный. [c.73]

Уравнения в связанных осях. Уравнения малых колебаний стержней прямолинейных в естественном состоянии с переменным сечением можно получить как частный случай [c.164]

Рассмотрим малые колебания стержней относительно прямолинейного движения (рис. 6.14). Подобного рода задачи возникают при исследовании вибраций ленточных пил, передач с гибкой связью, намоточных устройств, лентопротяжных механизмов. [c.148]

Исследование колебаний стержней начнем с простейшей задачи — с продольных колебаний, при которых поперечные сечения стержня, оставаясь плоскими и параллельными друг другу, совершают перемещения по оси стержня. Те растяжения и сжатия, которые при этом испытывает стержень, будут, конечно, сопровождаться соответствующими изменениями поперечных размеров и потому лишь точки оси стержня будут совершать при этих колебаниях прямолинейное движение. Движение точек, не совпадающих с осью, будет более сложным, но, если поперечные размеры стержня малы по сравнению с его длиной, можно [c.320]

Е.Л. Николаи (1928) был, по всей вероятности, первым, кто рассмотрел задачу об устойчивости упругой системы, нагруженной следящими силами. В его работе исследуется устойчивость прямолинейной формы гибкого стержня, один конец которого заделан, а другой — нагружен сжимающей силой и скручивающим моментом. Было установлено, что в случае, когда вектор момента является тангенциальным (т. е. остается направленным по касательной к изогнутой оси стержня), не существует никаких иных форм равновесия, кроме прямолинейной. Отсюда Е. Л. Николаи сделал вывод, что обычный метод определения критической силы в данной задаче неприменим. Составив уравнение малых колебаний стержня около прямолинейной формы равновесия, Е. Л. Николаи установил, что это равновесие неустойчиво при любых значениях скручивающего момента (если не учитывать демпфирование и рассматривать стержень круглого сечения). В следующей работе (1929) было показано, что при наличии неравных изгибных жесткостей прямолинейная форма стержня является устойчивой при достаточно малой величине крутящего момента. При этом существует критическая величина момента, начиная с которой прямолинейная форма перестает быть устойчивой. Результаты Е. Л. Николаи были развиты Г. Ю. Джанелидзе (1939) и И. Е. Шашковым (1941, 1950). [c.350]

Смысл приведения интегралов и йх к виду, зависящему от значений функции и ее производных, на концах может быть несколько разъяснено следующим рассуждением. Для определенности рассмотрим случай закрепленного в лс = О и свободного в х = / стержня, совершающего колебание нормального типа, выражаемого функцией и. Если удлинить стержень на свободном конце на некоторую малую величину 11, то вид функции и (рассматриваемой как функция от х) изменится однако, в соответствии с общим принципом, установленным в главе IV ( 88), мы можем вычислить период стержня при изменившихся обстоятельствах, не считаясь с изменением типа колебания, если мы пренебрежем квадратом изменения. Вследствие прямолинейности стержня в том месте, где производится его удлинение, потенциальная энергия не изменится, а потому изменение периода зависит целиком от изменения Т, Эта величина возрастет в отношении [c.289]

Однородный тонкий прямолинейный стержень ОА длины I и веса Р закреплен в вертикальной плоскости с помощью шарнира О и двух одинаковых пружин жесткости с каждая. Определить соотношение периодов XI и Т2 малых свободных колебаний стержня в двух различных схемах его установки. [c.117]

Однородный прямолинейный стержень А В длины 1 = 9,8 ш приварен под прямым углом к неподвижной оси 0D, наклоненной к вертикали под углом а = = 30°. Определить круговую частоту k малых свободных колебаний стержня, полагая ускорение свободного падения = 9,8м/с и пренебрегая сопротивлениями. [c.118]

В общем случае прямолинейный стержень может испытывать продольные, поперечные (в двух плоскостях) и крутильные колебания. Учитывая, что перемещения малы и справедлив закон упругости Гука, будет выполняться принцип суперпозиции (принцип независимости действия сил). В соответствии с этим можно объединить в одно матричное уравнение решения задач Коши для продольных, поперечных и крутильных колебаний по аналогии со статикой. Практически это означает, что в уравнении (2.23) нужно поменять фундаментальные функции матриц А и В. Тогда будем иметь решение задачи Коши уравнений динамики стержня [c.129]

Рассмотрим однородный прямолинейный стержень, совершающий изгибные колебания w(x t) в плоскости xOz (ось X направлена вдоль стержня и проходит через центры тяжести сечений). Элементарная (техническая) модель балки основана на предположениях, что поперечные сечения при изгибе остаются плоскими и перпендикулярными к нейтральной линии балки (рис. 1.3), а нормальные напряжения на площадках, параллельных нейтральной линии, пренебрежимо малы. [c.30]

Система уравнений (7.49) дает возможность исследовать из-гибно-крутильные колебания стержня переменного сечения. Уравнение (7.50) описывает изгибные колебания стержня в плоскости х Охз- При малых колебаниях прямолинейного стержня уравнение (7.50) независимо от уравнений (7.49). Напомним, что рассматривается стержень, сечение которого имеет ось симметрии и точки О] и Ог (центр масс и центр изгиба) принадлежат этой оси. Если сечение не имеет осей симметрии, то вектор а будет иметь в системе осей, связанных с центром масс элемента стержня, две компоненты, что приведет к системе трех уравнений изгиб-но-крутильных колебаний стержня. [c.175]

Пример 8.12.2. Рассмотрим малые упругие плоские поперечные колебания прямолинейного стержня длины I с жестко закрепленными концами. Обозначим х расстояние от какого-нибудь конца недеформи-рованного стержня до некоторой его точки С. Пусть и 1, х) — смещение точки О перпендикулярно прямой, вдоль которой был расположен неде-формированный стержень. В каждый фиксированный момент времени смещение и(1,х) есть функция аргумента х, определяющая мгновенную форму стержня. При фиксированном значении х смещение u t,x) есть функция времени, однозначно определяющая положение соответствующей точки системы. Следовательно, и 1, х) при фиксированном х можно считать лагранжевой координатой. Лагранжевых координат получается бесконечно много. Однако принцип Гамильтона позволяет справиться с этой трудностью. [c.614]

Цилиндр или кольцо могут совершать колебания двух различных типов, обусловленных соответственно жесткостью на растяжение и на изгиб эти колебания аналогичны продольным и поперечным колебаниям прямолинейных стержней. Однако когда цилиндр тонкий, силы, сопротивляющиеся изгибу, весьма малы по сравнению с силами сопротивления растяжению, и точно так же, как в случае прямолинейных стержней, колебания, вызванные изгибом, имеют более низкий тон и гораздо более существенны, чем колебания, вызванные продольной жесткостью. В предельном случае бесконечно тонкой оболочки (или кольца) колебания изгиба становятся независимыми от растяжения кругового сечения в целом и могут рассматриваться в преаположении, что каждая часть окружности сохраняет свою первоначальную длину в течение всего движения. [c.401]

В качестве второго примера рассмотрим стержень, показанный на рис. 4.2. Сте(ржень нагружен следящими силой Ро и моментом М.О. постоянны.ми во времени. Равновесная форма осевой линии стержня (например, прямолинейного до нагружения) есть пространственная кривая. На конце стержня имеется сосредоточенная масса т. Примем приближенно, что точка О (центр масс) совпадает с центром то рцового сечения стержня. Для следящих сил уравнения малых колебаний стержня в связанной системе координат будут однородными, так как проекции следящих сил и моментов в уравнения движения в связанной системе координат не входят. В данном примере имеем следующие краевые условия 1) е=-0, ио(0)=0,до(0)=0 2) в—1, АМ(1)- М =0, АО( 1) + Л = 0, где М , — соответственно момент инерции и сила инерции, дей- [c.80]

Вынужденные колебания относительно стационарного движения. Уравнение малых колебаний относительно прямолинейного стационарного движения стержня (рис. 7.20) имеет следующий вид [частный случай уравнения (7.105) при Qi=Qio= onst] [c.210]

Теория затухающих колебаний. Задача о прямолинейном ДБИже , НИИ материальной точки под действием центральной силы, пропорциональной расстоянию, и сопротивления, пропорционального скорости, важна не только сама по себе, но и вследствие существования большого числа аналогичных случаев движения. Диференциальное уравнение, от которого такое движение зависит, представлягт уравнение совершенно такого же типа, как и в случае малых колебаний маятника, или крутильных колебаний подвешенного стержня, при сопротивлении воздуха, или колебаний стрелки гальванометра, при действии токов, индуктированных в прилегающих металлических массах, и т. д. [c.249]

ПИЮ сжимающей силы Р, сохраняющей в процессе нагружения вертикальное положение (рис. 13.2). В зависимости от величины силы стержень может иметь прямолинейную или искривленную формы равновесия. Пока величина силы Р меньше некоторого критического значения стержень сохраняет исходную прямолинейную форму равновесия (рис. 13.2, я). При решении задач устойчивости может быть использовап динамический метод, основанный на исследовании колебаний упругой системы относительно исходного положения равновесия. Если верхний конец стержня слегка отклонить, а затем отпустить, то после ряда колебаний стержень возвратится в первоначальное прямолинейное состояние. Таким образом, при Р<Р прямолинейная форма равновесия стержня является устойчивой. Частота малых колебаний стержня по отношению к исходной прямолинейной форме равновесия зависит от величины сжимающей силы Р. При возрастании силы частота уменьшается. Когда величина силы достигнет критического значения, частота колебаний обратится в нуль, и стержень придет в состояние безразличного равновесия. Если теперь слегка отклонить стержень от первоначального прямолинейного состояния и затем отпустить, то он останется в изогнутом состоянии (рис. 13.2, . Таким образом, при Р = Р р прямолинейная форма равновесия становится неустойчивой. Происходит раздвоение (бифуркация) форм равновесия, то есть наряду с прямолинейной возможно существование смежной слегка искривленной формы равновесия. [c.261]

В работах Е. Л. Николаи отсутствовали явные указания на непотенциальный характер внешних сил. В 1939 г. В. И. Реут поставил задачу об устойчивости консольного стержня с траверсой на конце стержень сжимался силой, линия действия которой оставалась неизменной в пространстве. Оказалось, что и здесь форм равновесия, отличных от прямолинейной, не существует. Б. Л. Николаи (1939) указал на то, что сила является неконсервативной, исследовал малые колебания стержня около полон ения невозмущенного равновесия и получил критическое значение силы. Работы Е. Л. и Б. Л. Николаи долгое время, по-видимому, оставались незамеченными. Это видно, в частности, из того, что Г. Циглер в 1951—1953 гг. опубликовал ряд работ, в значительной степени повторяющих результаты Е. Л. Николаи. С другой стороны, в пятидесятых годах появилось несколько работ, в которых отсутствие смежных форм равновесия у потенциальной системы ошибочно квалифицировалось как признак устойчивости невозмущенного равновесия, к неконсервативным системам применялся энергетический метод и т. п. В последние годы количество публикаций по неконсервативным задачам упругой устойчивости резко увеличилось. Укажем на работы К. С. Дейнеко и М. Я. Леонова [c.350]

Подробное исследование этого случая в предположении, что Р == О, т. е. борштанга только скручивается, дано в работе [91 ]. Здесь показана неприменимость статического метода к рассматриваемому случаю и методом малых колебаний выяснена неустойчивость прямолинейной формы равновесия б(зрштанги при любом значении скручивающих моментов (главные жесткости изгиба предгюлагаются одинаковыми). Так как при сверлении неизбежно появление этих моментов, то, естественно, возникает вопрос о мероприятиях, необходимых для предотвращения потери устойчивости прямолинейной формы борштат и. В работе Е. Л. Николаи [53] рассмотрен аналогичный случай, а именно устойчивость консольного скрученного стержня, и показано, что при одинаковых главных жесткостях изгиба В = Ву) прямолинейная форма всегда неустойчива, а при различных главных жесткостях изгиба а В,) критическое значение скручивающего м( мe lтa отлично от нуля. Эти результаты Е. Л. Николаи дают возможность утверждать, что применение борштанги с неравными главными жесткостями [c.903]

Колебания стержней. Тонкий однородный прямолинейный стержень находится в равновесии под действием сил, приложенных к его концам, при oo6wfiHuu возмущения совершает малые колебания в одной плоскости. Требуется составить уравнения движения. [c.503]

Здесь Qu — диссипативные силы, a x — коэффициент диссипации. Краевые условия в (3.10) находятся из вариационного принципа Гамильтона-Остроградского в процессе интегрирования по частям в интегралах, определяющих вариации потенциальной энергии изгиба стержня и функционала диссипативных сил. Будем считать, что стержень достаточно жесткий и величина е = o / piV , характеризующая отношение квадрата частоты собственных колебаний груза массы М на пружине жесткости и квадрата наинизшей частоты изгибных колебаний защемленного стержня, мала. Выберем масштабы основных единиц так, чтобы е = Л . В нулевом приближении, когда е = О, стержень имеет прямолинейную форму (m(s, t) = 0), а груз совершает незатухающие гармонические колебания I = onst, ф = юг + ф(0). Задача определения функции М] имеет вид [c.294]

Исследуем поведение стержня в обстоятельствах, когда сила F немного превышает критическую F r, а изогнутый стержень еш.е находится в упругом состоянии. В этом случае изогнутая форма равновесия устойчива, хотя исходная (прямолинейная) форма равновесия нарушена. В самом деле, приложим малую поперечную возмушающую силу, а затем уберем ее. Стержень перейдет в состояние затухающих колебаний. На рис. 15.16 штриховыми линиями показаны его крайние положения. В конце концов стержень вновь самостоятельно примет прежнее изогнутое устойчивое положение равновесия. [c.276]

Случайные колебания систем с распределенными параметрами. Прямолинейный стержень постоянного сечения нагружен случайными сосредоточенной силой Р, моментом М и случайной распределенной нагрузкой g (рис. 6.6.7). Уравнение малых изгибных колебаний стержня в шюскости чертежа в безразмерной форме записи с учетом силы вязкого сопротиштения и инерции вращения имеет вид [76] [c.403]

Примером другой сложной ситуации, связанной с потерей устойчивости, является стержень, нагруженный следящей силой, те. силой, которая сохраняет направление конца стержня, к которому она приложена (рис. 12.37). Исследования показывают, что при такой нагрузке у стержня имеется единственное состояние равновесия — прямолинейное. Так как по критерию Эйлера (см. 12.2) в критическом состоянии должны появляться смежные состояния равновесия, то казалось бы, прямолинейное состояние такого стержня можно считать устойчивым всегда. Но такое заключение ошибочно, поскольку появление смежных форм равновесия — липть один из возможных признаков потери устойчивости. Исследование движения стержня, нагруженного следящей сжимающей силой, показывает, что существует такая сила, при превышении которой малые возмущения приводят к колебаниям стержня с нарастающей амплитудой. Причиной такого поведения является неконсервативность следящей силы. Напомним, что консервативной силой пазыва- [c.405]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...