Крутильные колебания стержней.

Продольные колебания стержней.

 

Рассмотрим колебание стержня, к которому вдоль его оси приложена нагрузка , изменяющаяся вдоль координаты и зависящая от
времени (рис.5.1).

Рис.5.1.

Считая стержень упругим, вырежем из него бесконечно малый элемент . Продольные усилия, приложенные к его торцам, определяются выраже­ниями:

, ,

где - абсолютная упругая деформация стержня в сечении ; - от­носительная упругая деформация; - абсолютная упругая деформация бесконечно малого участка стержня элемента длины ; - модуль упругости материала; - площадь поперечного сечения (в общем случае площадь поперечного сечения зависит от координаты ).

Используя принцип Даламбера, составим уравнение равновесия сил

(5.1)

где - погонная масса стержня, - продольная внешняя нагрузка, приложенная к поверхности стержня, а последнее слагаемое, входящее в уравнение (5.1) представляет собой силу инерции, действующую на элемент стержня во время колебательного процесса. Обычно уравнение (5.1) принято записывать в форме:

.

И окончательно

. (5.2)

 

 

Крутильные колебания стержней.

 

Действуя, как и в случае продольных колебаний, вырежем бесконечно малой длины элемент стержня, к которому приложена распределенная нагрузка в виде скручивающего погонного момента .

 

Рис.5.2.

 

Воспользуемся силовой схемой, представленной на рис.5.2 и с помощью принципа Даламбера составим уравнение равновесия для бесконечно малого элемента стержня

, (5.3)

где - погонный внешний момент, приложенный к поверхности стержня; - сосредоточенный внутренний крутящий момент, приложенный к левому концу вырезанного элемента стержня; - сосредоточенный внутренний крутящий момент, приложенный к правому концу вырезанного элемента стержня; - массовый момент инерции стержня (осевой момент инерции масс); - угол поворота поперечного сечения стержня.

Крутящий момент на левом и правом концах элемента стержня можно представить в виде

, .

Здесь - жесткость на кручение. Тогда уравнение равновесия (5.3) запишется в виде

.

И окончательно

. (5.4)

Замечание. Уравнения (5.2) и (5.4) являются уравнениями вынужденных колебаний. Если внешняя нагрузка, приложенная к стержню, отсутствует и , то эти уравнения будут описывать свободные колебания стержня. При этом они имеют одинаковую математическую структуру, которая может быть представлена уравнением

(5.5)

 








Дата добавления: 2016-02-11; просмотров: 2955;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.005 сек.