Другие статьи

Цель нашей работы - изучение аминокислотного и минерального состава травы чертополоха поникшего
2010

Слово «этика» произошло от греческого «ethos», что в переводе означает обычай, нрав. Нравы и обычаи наших предков и составляли их нравственность, общепринятые нормы поведения.
2010

Артериальная гипертензия (АГ) является важнейшей медико-социальной проблемой. У 30% взрослого населения развитых стран мира определяется повышенный уровень артериального давления (АД) и у 12-15 % - наблюдается стойкая артериальная гипертензия
2010

Целью нашего исследования явилось определение эффективности применения препарата «Гинолакт» для лечения ВД у беременных.
2010

Целью нашего исследования явилось изучение эффективности и безопасности препарата лазолван 30мг у амбулаторных больных с ХОБЛ.
2010

Деформирующий остеоартроз (ДОА) в настоящее время является наиболее распространенным дегенеративно-дистрофическим заболеванием суставов, которым страдают не менее 20% населения земного шара.
2010

Целью работы явилась оценка анальгетической эффективности препарата Кетанов (кеторолак трометамин), у хирургических больных в послеоперационном периоде и возможности уменьшения использования наркотических анальгетиков.
2010

Для более объективного подтверждения мембранно-стабилизирующего влияния карбамезапина и ламиктала нами оценивались перекисная и механическая стойкости эритроцитов у больных эпилепсией
2010

Нами было проведено клинико-нейропсихологическое обследование 250 больных с ХИСФ (работающих в фосфорном производстве Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции)
2010


C использованием разработанных алгоритмов и моделей был произведен анализ ситуации в системе здравоохранения биогеохимической провинции. Рассчитаны интегрированные показатели здоровья
2010

Специфические особенности Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции связаны с производством фосфорных минеральных удобрений.
2010

Задача о действи стационарной подвижной нагрузки на многослойную тонкостенную оболочку в упругом полупространстве

В настоящей работе решена задача о действии стационарной подвижной нагрузки произвольного профиля на подкреплѐнную тонкой многослойной круговой цилиндрической оболочкой полость, расположенную в упругом полупространстве. Движение слоев оболочки описывается классическими уравнениями теории тонких оболочек, а полупространства – динамическими уравнениями теории упругости в подвижной системе координат. Получено аналитическое решение задачи определения компонента напряженно-деформированного состояния массива при дозвуковых скоростях нагрузки. 

Рассмотрим бесконечно длинную круговую цилиндрическую многослойную тонкостенную оболочку, состоящую из N концентрических слоѐв с разными физико-механическими и геометрическими характеристиками, расположенную в линейно-упругом, однородном и изотропном полупространстве, отнесѐнному к подвижной декартовой x,y = z-ct или цилиндрической системе координат r= z-ct (рисунок 1). В силу малости толщины слоѐв оболочки полагаем, что они контактируют вдоль срединных поверхностей. Контакт между слоями оболочки и оболочки с окружающей еѐ упругой средой (массивом) полагаем жѐстким.

На внутреннюю поверхность оболочки действует движущаяся с постоянной скоростью с в направлении оси z нагрузка интенсивностью Р(θ ). Будем считать, что скорость движения нагрузки меньше скорости распространения волн сдвига в окружающей оболочку среде (дозвуковой случай), а граница полупространства свободна от нагрузок, то есть при x = h 

,

 

sxx=sxy=sxh=0

 

где σхj – компоненты тензора напряжений в среде, j = x, y, η.

 

 

 

                                                                                                                                                                                                                                                          

 

Рисунок 1 – Многослойная оболочка в упругом полупространстве

 

Последовательно пронумеруем слои оболочки, присвоив контактирующему с массивом слою порядковый номер 1. Для описания движения k-го слоя воспользуемся классическими уравнениями теории тонких оболочек в подвижной системе координат [1], переписанными в виде

 

é(1-n)rcùuhk1-nu1+n0kuknkur

22                                                                             2                                2

 

ê1-0k

 

ú+0k0hk+ 0q+00

 

0k                                0

 

2             2 2

ë2m0kû¶h2Rk¶q2Rk¶h¶qRk

=

 

hk

 

1-n0k (q-q ),

 

2m0kh0k

 

hk-1

 

1+nu0hk(1-n0k)ær0kcö¶u0qkuqkur

2                                                   22                                                 2

0k                             +ç1-÷+0+0

2R¶h¶q2çm÷¶h2R2¶q2R

k                                           è0kø                                                           k                       k

=

 

qk

 

1-n0k (q-q ),

 

2m0kh0k

 

qk-1

 

(2)

 

nu0h1u0qh022 (1-n0)r0cu0u0

2                                                           22

 

0k k                          k k

 

kk                              rkr

 

++Ñu+                                                                                                                                                       +

R¶hR2¶q102rk2m¶h2 2

k                    k                                                                            0k                                                                          k

-

 

=1-n0k (q-q ),

 

2m0kh0k

 

rk r-k1

 

 

где k = 1, 2,…N; v0k, μ 0k, p 0k и h0k – коэффициент Пуассона, модуль сдвига, плотность и толщина k-го слоя;

u0jk и qjk, qjk-1 – соответственно перемещения точек срединной поверхности k-го слоя и составляющие

r=R

 

qj0 =srj

 

реакции смежных слоѐв (j = η, θ, r), при k = 1;                                                                                       1

 

– составляющие реакции окружающей

 

оболочку среды, при k = N qjN = Pj(θ, η); Pj(θ, η) – составляющие интенсивности подвижной нагрузки P(θ, η); 2– оператор Лапласа.

Для описания движения массива используем динамические уравнения теории упругости

(M-2-M-2)gdru+aiM-2vÑd2u=¶2u

 

p s                                    s

 

.                                              (3)

 

 

Здесь Mp = c/cp, Ms = c/cs – числа Маха, cp = [(λ + 2 μ)/p]1/2, cs = (μ / p)1/2 – скорости распространения волн расширения – сжатия и сдвига в массиве, λ = 2 μ v/(1–2 v); v, μ, p – коэффициент Пуассона, модуль сдвига, плотность среды; u – вектор смещения среды.

Вектор u можно выразить через потенциалы Ламе [2]

u=gjr+ra(jode)+trro(joet

 

1              2h

 

3h,                                                   (4)

 

 

которые, как следует из (3) и (4), удовлетворяют уравнениям

 

Ñ2j=M2¶2j¶h2,j=1,2,

 

j            j          j

 

,                                                             (5)

 

 

где М1 = Мp, М2 = М3 = Мs.

Применив к (5) преобразование Фурье по η, получим

 

Ñ2j*-m2x2j*=0,j=1,2,

 

2j           j          j

 

,                                                             (6)

 

¥

j*(r,q,x)=òj(r,q,h)e-ixdh

 

Ñ

 

j                                   j

где                        -¥

 

, mj = (1 – M 2)1/2,

 

2

j

 

2 – двумерный оператор Лапласа.

 

Выразив компоненты напряжѐнно-деформированного состояния (НДС) среды через потенциалы

Ламе и применив преобразование Фурье по η, можно получить выражения для трансформант

 

i

 

перемещений u*

 

и напряжений σ*

 

в декартовой (l = x,y,η, m = x,y,η) и цилиндрической (l = r,θ,η,

 

ij

 

j

 

m = r,θ,η) системах координат как функции от φ* .

В дозвуковом случае Ms < 1, и решения (6) можно представить в виде

 

 

*            (1)

 

(2)

 

jj =Fj

 

+Fj

 

.                                                                        (7)

 

F(1)=åaK(kr)eiqn F(2)=òg(xz)(iz+yx-hz2+k2)

 

¥

 

j                       njn j

 

¥

j                 j ,ex(p)                            j

 

Здесь

 

n=-¥

 

,               -¥                                                                                                                                                                                 ,

 

 

Kn(kjr) – функции Макдональда, kj=mjξ; gj,ζ), anj – неизвестные функции и коэффициенты, подлежащие определению, j = 1,2,3.

Как показано в [3], представление потенциалов в форме (7) приводит к следующим выражениям для трансформант потенциалов в декартовой системе координат:

 

¥é-xj f¥                                                       ù

*        e                                    (x-h)f iy

j=òê åaF+g(x,z)ejúez

 

2f

 

j                                      nnj jj

-¥êëjn=-¥

 

ûú ,                                                      (8)

 

n

æz+fö

 

f=z2+k2,F=ç

 

j÷, j=1,2,

 

k

 

j

где

 

j             njç       ÷

èj ø

 

 

Воспользуемся переписанными для трансформант граничными условиями (1), с учѐтом (8). Выделяя коэффициенты при eiyζ и приравнивая, в силу произвольности y, их нулю, получим систему трѐх уравнений, из которой выражаем gj(ξ,ζ) через коэффициенты anj:

 

13                                           ¥

g(x,z)=åD*e-hkåf aF

 

D

 

j                        *          jk k=1

 

nkn

n=-¥ .                                                                      (9)

 

 

 

jk

 

Вид определителя D* и алгебраических дополнений D*

 

совпадает с аналогичными определителями

 

для неподкрепленной полости в упругом полупространстве и определѐн в [3]. В частности, здесь D* – это определитель Рэлея, который в данном случае имеет вид

 

D*(x,z)=(2r2-M2x2)2-4r2r2-M2x2r2-M2x2,r2=x2

*2                      **1 *2 *                                                ,

 

и не обращается в ноль при любых ζ, если скорость бегущей нагрузки меньше скорости рэлеевской волны

z=±z*=±xM2-1,M=c/c

 

в полупространстве (cR). В противном случае в точках

в ноль, и интегралы в формуле (8) становятся расходящимися.

 

R               R               , он обращается

 

Пусть C < CR. В этом случае все подынтегральные функции в (7) непрерывны и экспоненциально стремятся к нулю на бесконечности. С учетом (9), формулы (8) имеют вид

 

 

¥ée-xj ¥f

 

3D*                  ¥ ù

 

j*=òêåaF+e(-hxjå)jfek-hkåfaei

 

j                                       nnj j

 

*                   nnkk

 

-¥êë2fjn=-¥

 

k=1Dn=-¥úû .                                                        (10)

 

 

Для определения неизвестных коэффициентов anj найдем представление (7) в цилиндрической системе координат.

¥

n

 

exikcpqro)=(åsinJ(k)eirq

 

Воспользовавшись известным разложением

 

n=-¥

 

[4], получим

 

 

 

(            )¥

 

                      n

æz+z2+k2ö 2

 

n

 

eiz+xy(x-h)pz2+k2=åI(k)einr

 

÷e-hz+

 

n=-¥ç k÷

 

 

Тогда

 

è             ø       .

 

¥æ                                                 ¥                                       ö

j*=åçaK(kr)+I(krg(x,z)Fe-hjdfi

 

j              çnnjj                                         nj                            j

 

nj ÷

 

n=-襠                                          -¥                                        ø.

 

Подставляя в последнее выражение из (9) gj(ξ, ζ), имеем

 

¥

 

j*=å(aK(kr)+bI(kr))ei

 

 

3 ¥                                           ¥D*

 

j                    nnj j

n=-¥

 

nnj j

 

,                                                 (11)

 

mk jk

 

-h(f+f)

 

bnj

 

amAknj

 

nj òD*

 

mnk j

 

где

 

=åå

k=1m=-¥

 

m A=

,              -¥

 

FFek jd

.

 

i,

 

σ

 

в

 

ij

 

Подставляя (10) и (11) соответственно в выражения для трансформант НДС среды u*                               *

декартовых и цилиндрических координатах, получим для них новые выражения, где неизвестными будут только коэффициенты anj.

Определим эти коэффициенты из граничных условий на поверхности полости, допуская, что, в силу

малости толщины оболочки, Rk = R, где R – радиус поверхности полости, k = 1, 2,…N. По этой же причине и исходя из условия жѐсткого сцепления слоѐв оболочки и последней с массивом, принимаем

 

 

u0jk=u0j,k=1,2,.N.,j.=h

 

,q,

 

(12)

 

 

Тогда граничные условия на поверхности полости будут иметь такой же, как в [1] вид

 

 

 

 

Или

 

uj r=R =u0j ,

*                     *

 

j =h,q,r .

 

 

 

 

¥

u*(q,x)=òu(q,h)e-ixdh

 

uj r=R =u0j ,

 

j =h,q,r ,                                                             (13)

 

0j                                                    0j

где                    -¥                                                                    .

Применяя к (2) преобразование Фурье по η и разлагая функции перемещений точек срединной поверхности оболочки и нагрузок в ряды Фурье по θ, для n-го члена разложения получим

e2u+nnxu-2inxu=G(q-q

 

1k0nh0k200nq

 

0k00nr0knhk nhk-1

 

2

 

n0knx20u0nh+e2ku0nq-2i0nn=Gr0ku(qnqk-qnqk-1

2

 

2in0kx0u0nh+2i0nnq+e3ku0n=Gr0k(qn-rqnk-

 

(14)

 

,

 

e2=a2-e2,e2=b2-e2,e2=g2-e2,x=

где k = 1, 2,…, N; 1k 0k0k2k 0k0k3k 0k0k                                                                                                                 0

 

 

222 2,2

 

222,22(22)2,2                                                                                  2

 

2

 

a0k=x0+n0knb10k=n0kx0+1ng0k=ckx0+n+e0k=n0kx0s

mh2                                                                                                       n

n=1-n,n=1+n,M=c/c,c=0k,c2=0k,G=-0k

 

0k10k0k20ks0k s0ks0k

 

k20k

 

r0k

*

 

6Rm0k

¥

qm(qk,x)=òq(q,h)ed

 

u0nm ,

 

qnmk -

 

соответственно коэффициенты разложения

 

*

u0m (q,x) и

 

-ixh

mk

 

в ряды Фурье по угловой координате θ (m=η, θ, r).

Если разделить обе части уравнений (14) на G0k и произвести суммирование систем этих уравнений по k от 1 до N, то можно получить вместо k систем уравнений – одну, подобного [1] вида

eu+nnxu-2inxu=P-q

 

2

10nh0200nq             000nrnhnh0

2                        -1

 

n0nx20u0nh+e2u0nq-2i0nu0n=GrPnq-qnq0

 

(15)

 

-1                       2

2in0x0u0nh+2in0u0nq+Ge3u0n=rPn-qrn,

N                                              N                                               N                                               N

k         2  å2              0                     å            å

2                  2                        2                   2                         2                   2

 

e1 =åe1k G0 , e =

 

ek Gk, e3 =

 

e3k G0k, n0=

 

n0k G0k,

 

где

 

k=1

 

k=1

 

k=1

 

k=1

 

N

n02=ån0k2 G0k,

 

N

å1 0k.

 

 

 

k=1

 

G-1=              G

0

 

k=1

 

 

Разрешая (15) относительно u0, u0, u0nr, находим

 

13

 

u0nh= ådhj(Pnj-qnj0)

dnj=1

13

 

u0nq= ådqj(Pn-jqn0)j

dnj=1

13

 

u0n=r

 

ådr(jPn-jqn0j

 

dnj=1                                                                      .

 

d=d=(

 

e)-(ex)-(ex)-(ex)+2x1x2

 

2             2               2              2

 

Здесь

 

nn 123 11 22 33

 

h1 23  1h21233h3  221

 

d=(e)2-x2,d=x-xe2,d=i(e2x-x

d=d,d=(e)2-x2,d=i(e2x-x

 

q1 h2 q2 13

 

2 q3

 

1123

 

d=-d,d=-d,d=(e)2-x2

 

r1 h3 r2

 

q3 r3 12 3

 

x=2n-1,Gx=2nx,x=nx

1            0       2       00  3 002,

 

для Pnj и qnj0 индекс j = 1 соответствует индексу η, j = 2 – θ, j = 3 – r.

Подставляя в (13) соответствующие выражения и приравнивая коэффициенты рядов при einθ, получим

бесконечную систему линейных алгебраических уравнений с определителем нормального типа для определения коэффициентов anj, для решения которой можно использовать метод последовательных отражений [1].

После определения коэффициентов anj, используя обратное интегральное преобразование Фурье, можно вычислить компоненты НДС среды в декартовой и цилиндрической системах координат. При этом для вычисления интегралов Фурье можно использовать любой численный метод, если определитель полученной для граничных условий (13) системы уравнений не обращается в ноль, то есть если скорость движения нагрузки меньше значений еѐ критических скоростей [1].

 

Литература

  1. Алексеева Л.А., Украинец В.Н. Динамика упругого полупространства с подкрепленной цилиндрической полостью при подвижных нагрузках // Междун. науч. журнал «Прикладная механика». – Киев: Изд-во НАН Украины, 2009. – Т. 45. – № 9. – С. 75-85.
  2. Гузь Л.И., Кубенко В.Д., Черевко М.А. Дифракция упругих волн. – Киев: Наукова думка, 1978. – 308 с.
  3. Ержанов Ж.С., Айталиев Ш.М., Алексеева Л.А. Динамика тоннелей и подземных трубопроводов. – Алма-Ата: Наука Казахской ССР, 1989. – 240 с.
  4. Морс Ф.М., Фешбах Г. Методы теоретической физики. – М.: Изд. иностр. лит. 1960. – Т.2.- 886 с.

Разделы знаний

Архитектура

Научные статьи по Архитектуре

Биология

Научные статьи по биологии 

Военное дело

Научные статьи по военному делу

Востоковедение

Научные статьи по востоковедению

География

Научные статьи по географии

Журналистика

Научные статьи по журналистике

Инженерное дело

Научные статьи по инженерному делу

Информатика

Научные статьи по информатике

История

Научные статьи по истории, историографии, источниковедению, международным отношениям и пр.

Культурология

Научные статьи по культурологии

Литература

Литература. Литературоведение. Анализ произведений русской, казахской и зарубежной литературы. В данном разделе вы можете найти анализ рассказов Мухтара Ауэзова, описание творческой деятельности Уильяма Шекспира, анализ взглядов исследователей детского фольклора.  

Математика

Научные статьи о математике

Медицина

Научные статьи о медицине Казахстана

Международные отношения

Научные статьи посвященные международным отношениям

Педагогика

Научные статьи по педагогике, воспитанию, образованию

Политика

Научные статьи посвященные политике

Политология

Научные статьи по дисциплине Политология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Психология

В разделе "Психология" вы найдете публикации, статьи и доклады по научной и практической психологии, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. В своих работах авторы делают обзоры теорий различных психологических направлений и школ, описывают результаты исследований, приводят примеры методик и техник диагностики, а также дают свои рекомендации в различных вопросах психологии человека. Этот раздел подойдет для тех, кто интересуется последними исследованиями в области научной психологии. Здесь вы найдете материалы по психологии личности, психологии разивития, социальной и возрастной психологии и другим отраслям психологии.  

Религиоведение

Научные статьи по дисциплине Религиоведение опубликованные в Казахстанских научных журналах

Сельское хозяйство

Научные статьи по дисциплине Сельское хозяйство опубликованные в Казахстанских научных журналах

Социология

Научные статьи по дисциплине Социология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Технические науки

Научные статьи по техническим наукам опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физика

Научные статьи по дисциплине Физика опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физическая культура

Научные статьи по дисциплине Физическая культура опубликованные в Казахстанских научных журналах

Филология

Научные статьи по дисциплине Филология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Философия

Научные статьи по дисциплине Философия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Химия

Научные статьи по дисциплине Химия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Экология

Данный раздел посвящен экологии человека. Здесь вы найдете статьи и доклады об экологических проблемах в Казахстане, охране природы и защите окружающей среды, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. Авторы рассматривают такие вопросы экологии, как последствия испытаний на Чернобыльском и Семипалатинском полигонах, "зеленая экономика", экологическая безопасность продуктов питания, питьевая вода и природные ресурсы Казахстана. Раздел будет полезен тем, кто интересуется современным состоянием экологии Казахстана, а также последними разработками ученых в данном направлении науки.  

Экономика

Научные статьи по экономике, менеджменту, маркетингу, бухгалтерскому учету, аудиту, оценке недвижимости и пр.

Этнология

Научные статьи по Этнологии опубликованные в Казахстане

Юриспруденция

Раздел посвящен государству и праву, юридической науке, современным проблемам международного права, обзору действующих законов Республики Казахстан Здесь опубликованы статьи из научных журналов и сборников по следующим темам: международное право, государственное право, уголовное право, гражданское право, а также основные тенденции развития национальной правовой системы.