Метод Власова - Канторовича.




Идея метода Власова – Канторовича заключается в сведении решения двумерных задач изгиба пластин к системе обыкновенных дифференциальных уравнений от одной переменной. Неизвестные перемещения задачи задаются в виде суммы произведений двух функций, одни из которых задаются как функции одной координаты, а вторые являются неизвестными функциями другой координаты и находятся из решения вариационной задачи. Этот метод более точный, чем рассмотренные ранее, так как по искомому направлению решения задачи можно удовлетворять любые граничные условия. Согласно методу представим функцию прогиба в виде конечного ряда

(4.11)

Функции являются аппроксимирующими, которые задаются так, чтобы были удовлетворены геометрические граничные условия. Для определения искомых функций используется вариационный принцип Лагранжа. Запишем полную энергию пластины в форме (4.3).

.

После подстановки в выражение энергии функции прогиба в форме (4.11) подынтегральное выражение примет вид

.

Проинтегрировав выражение по координате y, подынтегральный функционал запишется в виде

,

А уравнение Эйлера-Лагранжа и естественные граничные условия запишутся

;

.

После вычисления производных от функционала по искомым функциям уравнение Эйлера-Лагранжа примет вид

. (4.12)

Учтя интегрирование по частям подынтегральных выражений

и

и объединяя одинаковые подынтегральные производные функций при цилиндрических жесткостях и , разрешающее дифференциальное уравнение запишется в виде

, (4.13)

где для ортотропной пластины введены обозначения:

; ; ; .

Для пластины из ортотропного и изотропного материала в дифференциальном уравнении остаются только четные производные. В этом случае для определения корней характеристического уравнения мы получаем биквадратное алгебраическое уравнение.

Пример [5]. Рассмотрим консольно закрепленную по одной стороне пластину и введем безразмерные координаты , , (рис.4.3). Вдоль закрепленной стороны направим координату (длина стороны ). Логично задавать функции по координате , то есть функции , так как легко подобрать для решения балочную функцию в виде , которая удовлетворяет всем граничным условиям на закрепленной стороне и на свободном краю

и .

Рис.4.3. Рассчитываемая пластина

В качестве выбранной функции можно принять решение дифференциальное уравнение изгиба балки . Будем считать, что пластина квадратная и , а нагрузку примем в виде . С учетом заданной функции решения разрешающее уравнение (4.13) можно переписать в виде

,

где ; ; .

Решение уравнения имеет вид

,

где функции решения

, ,

, ,

а корни характеристического уравнения равны

; .

Для изотропной квадратной пластины цилиндрические жесткости равны ; ; , а дифференциальное уравнение примет вид

.

Естественные граничные условия при и записываются в виде

; . Из решения двух уравнений на границе находим постоянные . Окончательно для прогиба пластины получим выражение

.

Поверхность прогибов пластины показана на рис 4.4.

 

 

Рис.4.4. Результаты расчета



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-09-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: