Файл: Киселев В.А. Расчет пластин.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 03.08.2024

Просмотров: 87

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Полученные здесь уравнения различных величин по методу начальных параметров обобщают аналогичные уравнения для рас­ чета изотропных пластин, которые являются частным случаем уравнений для расчета ортотропных пластин, если в последних положить

Dx

=

D 2 = Dg = D; D„p =

D (1 — p) и e = i =

2 — ц,.

На этом основании все примеры, приведенные в главе изотроп­

ных пластин, легко приспосабливаются и для расчета

ортотропных

пластин путем замены в них D на D2 и и. на

х.

 

 

2-й

случай а £ > 0 ; а * , > Я . * , > 0

 

 

 

 

Корни

характеристического

уравнения

(3.76) — (3.77)

дей­

ствительные:

+ Уа*т—Х*п ;

 

 

 

 

 

 

Г1 = У<

г3 = Ѵат~Уаіт~

Кт.

 

Общее

решение однородного

уравнения

(3.73) будет:

 

 

 

Y m (у) = Ат

ch i\ у + Вт

sh rx у + Ст

ch r3 y + Dmsh

г3 у.

(3.96)

Функции, удовлетворяющие единичной матрице (2.118), получае­ мые на основе табл. 3, в этом случае имеют вид:

 

 

 

2 Ya,m- С

 

2 / a ^ - C

'

 

 

 

L 2 (у) =

 

rlshrxy

 

.

rfshr3y

 

 

 

 

2rx[ atn—bm

 

3У^-К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L3(y)=

 

Z*^L=

 

 

pIiS—.

 

 

 

L i (y) =

 

s h r i y

s h r s U

 

 

 

 

 

 

2rxY

aîn-Кт

 

 

2r3Va.m—Xm'

 

 

где

 

 

1~\f a4,(%fn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

r\-—Г3.

 

 

 

Эти новые функции

аналогичны функциям Fx

(у),

F2

(у), F3 (у)

и ?4 (у) и обладают их свойствами.

Они

при ат

>

Хт

> 0 заме­

няют во всех выражениях

(3.82) — (3.95) первого основного случая

функции Fx

(у), F2

(у),

F3

(у) и Fi

(у), и все выражения

становятся

пригодными

и для

2-го случая.

 

 

 

 

 

 

109-


3-й

случай

a m ^ 0 ;

 

A m < 0

 

 

 

 

 

Корни характеристического

уравнения:

 

 

rt

=

— г2

=

У ат

- f |/"am — А,т

(вещественные),

 

?*3 = —г4

= ] / а т

]Лхт —А.ш ]

= іг3

(мнимые),

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общее решение однородного уравнения (3.73)

 

 

m (у) = Ат ch Г! у + ß n i

sh гх у + C m cos г"3 у + D m sin73 у. (3.97)

Функции,

заменяющие

в

 

выражениях

(3.82)—(3.95) основного

случая

функции Fx(y),

 

F2(y),

 

F3{y)

и F4{y),

будут:

 

 

 

 

 

 

2

,

- 2

 

'

2 ,

- 2

 

 

 

 

^

_

_rj»_sh/i

;

n_sin/-s j/

 

 

 

 

 

 

 

r i

( п +

гз)

г 3 ( п 4 - л і )

 

 

 

 

Тз

(У) =

.

( c h ri У—cos r3 y) ;

 

 

 

 

 

 

П +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ і М + гз)

г 3 ( п + 7 з )

 

где r ï + 7 | = 2

/ а * , —Я,*,.

 

 

 

 

 

 

 

4-й

случай

a m < 0 ;

 

Я т > 0 ;

a m >

Xm

 

Корни

характеристического

уравнения:

 

 

 

r1 = —r2

= V

a ^ - f / a à —

A4

=//"і

(мнимые);

 

г3 =

—r4

= l / " a m _ j

 

a,4n — A4

= tr 3

(мнимые),

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rx = V—a2m~Y<—

 

 

 

Кг

;

r3 = V-a-m+-}

a m ~ K .

Общее решение однородного

уравнения

 

У°т(у) =

^ m

cos r i t/ +

Bm

 

sin ?! y - f C m

cos rsy + Dm sin r3 1/. (3.98)

110



Вместо функций Рг

(у), F2

(у),

F3

(у) и FA

(у) основного случая

•в выражениях

(3.82) — (3.85)

будут

функции:

 

 

/•3COSrj(/

.

Г l cos г3

у

 

 

 

— 2

—2

 

 

— 2

—2

 

 

 

 

гі—лз

 

 

гі— гз

 

 

о

/ , л _

r i s i n g

 

 

,

nsin/-8 i/

 

 

 

^(гі —лз)

 

 

г3 (п—гз)

 

S3

(У) = * - 2

(cos /-! у cos г3

у);

 

 

п — гъ

 

 

 

 

 

 

s4

(у) =

sin гх у

 

 

,

sin г3

у

 

- /-а - 2 \

 

-

/ - 2

- 2 \

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5-й случай

с с т < 0 ;

Я,*, >

0;

А,,"„ = о с ш

> 0

 

Корни характеристического

уравнения:

 

гs = —/-4 = V~ am—i YKi — a?„ = ßm ym i.

Этот случай сводится к первому — см. (2.108) — (2.109).

6-й случай а 2 , > 0 ; \ т

—ат>0

Такой случай возможен для изотропной пластины без упругого основания, когда Нх = Ну = 0. Заменяющие функции были опре­ делены ранее, см. (2.176) — (2.179).

Все полученные функции для различных корней характеристи­ ческого уравнения, удовлетворяющие единичной матрице и имею­ щие производные по табл. 4, входящие в выражения (3.83) — {3.95), могут быть обозначены единообразно через F± (у), F2 (у),

F3 (у) и FA (у) и сведены в общую таблицу.

Если на пластину действует вибрационная нагрузка

q (х, у, t) = q (х, у) (A sin Qt + В cos Ѳ^),

то к дифференциальному уравнению (3.56) в левую его часть надо

добавить инерционные силы т*

где т* — масса пластины и

приближенно присоединяемого основания на единицу площади,

111


учитывающей влияние основания на колебания пластин. Диф­ ференциальное уравнение без учета сил сопротивления будет

1 од:4

3

дх2 ду2

2

ai/4

дх2

ѵ

ду*

 

4- с. ш) — Со

d-w , d2w \ ,

3 2 ш

 

 

 

1

Ч- m

 

 

 

1

- ^дл:2

ду* )

 

dt2

 

 

=

—q(x,

y){AsmQt

+ BcosBt).

(3.99>

Здесь w (x, y, i) — прогиб пластины, изменяющийся во времени. Для установившихся колебаний положим

 

w (x, у,

f) =

w (х, у) (A sin

Qi +

В cos

Ѳ/).

(3.100)

Подставляя

(3.100)

в (3.99),

получим

 

 

 

 

1

дх*

3 дх2

diß

2 ду*

дх"-

J

diß

 

 

+ c \

w - c J ^

+ ^ \ =

-q(x,y),

 

(3.101)

 

 

 

дх2

dtf-

 

 

 

 

где

 

 

c î = d — / я * Ѳ .

 

 

 

(3.102)

 

 

 

 

 

 

Это дифференциальное уравнение по форме совпадает с исход­ ным дифференциальным уравнением (3.56). Поэтому все ранее полученные результаты на основе уравнения (3.56) и все ранее рассмотренные случаи загружения в примерах изотропных пластин,, при соответствующей небольшой их обработке, применимы и для вибрационной нагрузки с заменой во всех выражениях сх на новое значение с* = сг — /п*Ѳ2 .

В заключение приведем краткие соображения о свободных коле­ баниях и устойчивости пластин. Частоты собственных колебанийпластин со, а равно и критические нагрузки Нх и Ну могут быть найдены из определителя уравнений, написанных для вычисления неизвестных начальных параметров, при отсутствии поперечных нагрузок, если его (определитель) приравнять нулю. Тогда частоту &

действующей

вибрационной

нагрузки

следует считать неизвест­

ной частотой

собственных колебаний

со или нагрузки

НхиНу

критическими,

подлежащими

определению. При этом

множители

в аргументах различных функций (корни характеристического урав­ нения) будут искомыми величинами, в чем и состоит основная слож­ ность определения частот собственных колебаний со или крити­ ческих нагрузок Hх и Ну.

112