Расчет треугольных и скошенных пластин.




Рассмотрим применение метод Власова – Канторовича к расчету треугольных и скошенных пластин. Перейдем от ортогональной системы координат (x, y) к косоугольной системе (r, ) по формулам [5]:

, , , . (4.14)

Рассмотрим пластину из квазиизотропного материала (рис.4.5). Примем, что цилиндрические жесткости и в общем случае . Для решения задачи изгиба пластин применим принцип Лагранжа. Считаем справедливыми гипотезы Кирхгоффа, а полная энергия имеет вид:

Переход к координатам (r, ) осуществляется с помощью следующих равенств:

; ;

. (4.15)

 

 

Рис. 4.5. Треугольная пластина

 

Заменяя переменные в двойном интеграле в выражении энергии с помощью (4.15), получим

, (4.16)

где .

Согласно используемому методу функцию прогиба представим в виде конечного ряда:

, (4.17)

где через обозначены выбираемые функции. Подставляя разложение (4.17) в (4.16), получим

.

(4.18)

 

После интегрирования в (4.18) функции по выражение (4.18) представляет собой функционал вида

.

Согласно принципу Лагранжа функция , реализующая минимум функционал, должна удовлетворять уравнению Эйлера-Лагранжа

.

В развернутом виде это уравнение примет вид

, (4.19) где , ,

Если края пластины и свободны от закрепления, то естественные граничные условия имеют вид:

; .

Рассмотрим решение в случае одночленной аппроксимации. Примем, что жесткость в пластине . Для треугольной пластины на границе , где сходятся обе стороны в вершине, имеем особенность, поэтому при определении констант решение задачи из условия регулярности решения в этой точке константы решения в этой точке необходимо принять нулю. Для данной задачи имеется аналог выбираемой функции, который был рассмотрен в предыдущей задаче для прямоугольной пластины. Для выбора функции рассмотрим балку единичной ширины. В треугольной пластинке принимаем для косоугольной системы координат . Прогиб в этом случае примет вид .

Заменяя здесь и через и с помощью формул (4.14) и отбрасывая множитель , который может быть отнесен к функции , окончательно получим

.

Для косоугольной пластинки:

При одночленной аппроксимации разрешающее уравнение (4.19) для треугольной пластинки примет вид:

, (4.20)

где , ,

,

, .

Граничные условия при и запишутся в виде

;

,

где , , ,

,

, .

Уравнение (4.20) есть уравнение типа Эйлера. Решение этого уравнения будем искать в виде .

Подставляя в уравнение (4.20) получим для однородного уравнения характеристическое уравнение:

,

где , , ; ; .

К общему решению однородного уравнения необходимо добавить частный интеграл, вид которого определяет поверхностная нагрузка.

В качестве примера рассмотрим треугольную пластину с углом стреловидности по передней кромке . Выбирая решение в виде

,

и вычисляя коэффициенты уравнения, запишем его в виде

.

Характеристическое уравнение примет вид

.

Решение этого уравнения дает два отрицательных действительных корня и два комплексных корня, которые равны

.

В общем виде решение задачи запишется в форме

.

Действительные корни в точке дают бесконечность, то есть нарушают регулярность решения задачи и поэтому коэффициенты . Решение уравнений естественных граничных условий для края дает значение двух других констант

, .

По расчету максимальный прогиб пластины в угловой точке равен

.

Экспериментальное значение прогиба дало результат

.

Сравнение результатов показывает, что аналитическое решение дает хорошее совпадение с экспериментом и может использоваться как в расчетах, так и в задачах проектирования.



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: