Файл: Фотиева, Н. Н. Расчет обделок тоннелей некругового поперечного сечения.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 92

Скачиваний: 0

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

отображаемой на внешность окружности радиусом R x < 1 с помощью рациональной функции (1 .1 ), при граничном

условии (1.50).

Р е ш е н и е п о л у ч е н н о й г р а н и ч н о й з а ­

д а ч и .

Умножим граничное условие (1.50) на ядро Коши

1

da

— i • ----- и проинтегрируем его почленно по контуру

Г, считая точку л последовательно расположенной вне и внутри Г. Интеграл типа Коши от первого слагаемого имеет вид:

 

 

 

 

2 nir

l

c- R ‘

 

 

 

 

со

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

ck R* 1т к,

Л вне Г;

 

 

 

 

k= 1

 

 

 

 

 

 

(1.51)

 

 

 

с0,

 

л

внутри Г.

 

Рассмотрим второе слагаемое (1.50). Учитывая (1.1),

имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

(R1

= со {Rxа) = R

а -

1

+ ^

<7v

r vov

©

'

 

 

 

 

 

 

 

V= 1

 

 

 

о/ {R-lо) = R j 1 —

^

V<?v R r v~ 1

o ~ v~ 1 j .

 

 

 

 

V — 1

 

 

 

 

 

Поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

со

R i

R i o

1 +?г# 1 1 о +

 

. . . + qn R i

п оп

_____ __

 

ш' (Rio)

j д1 r 2 0 - 2 — ...tiqn R R n~ 1a ~ n~ 1

 

Rn1^ z on + q1Rl ап+г + ... + qn RiQ2n-\-

1

 

Rl+l on+ l. - q 1R t - l on-

1— .

■nqn

(1.52)

 

 

Выделяя целую часть функции (1.52), получим

- ( R i

 

 

 

 

 

 

п - f 1

 

 

со

= ha-\-h1e

+

h

 

n оп

gk / >

 

а

 

k=21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со' (R1 о)

 

 

 

 

 

o —a.k

где hi (i — 0 ,

1 , ...,

n) — коэффициенты, разложения це­

лой части, получаемые делением многочлена на многочлен

44


(что будет выполнено далее); ак — корни знаменателя функции (1.52); git — вычет функции (1.52) в точке а = а'к.

Но,

сравнивая

(1.52)

с (1.27), замечаем, что ак =

по-

этому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л+ 1

 

(o' (tfi а)

= h!>-\-h1a

... J\-h'nonJr 2

Ri gk

(1.53)

 

 

 

 

 

*=i Ri а — а к

 

Учитывая также, что, согласно

(1.10),

 

 

 

 

 

 

 

оо

 

aV1

(1.54)

 

 

 

 

p,i (p i °) = 2

Wv я ? - 1

получим

 

 

 

v = 0

 

 

 

 

 

 

- J R 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— Г —А_?.. - р'

(^ а)

:

 

 

 

 

 

i J со' (Я].а)

' ст— г]

 

(

n + \

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А= 1

 

 

 

 

’1ВНеГ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ю ( —

I

 

 

n+ l

Rigk

 

 

 

 

л

 

PKRiri)— 2

^ п - а й р 1

К>- Л внутри

Г.

 

со' {Ri ri)

 

 

ft= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее, принимая во внимание (1.47), возьмем интегралы

от выражений,

входящих в функцию

(i?xa):

 

2 ju1 2

 

 

 

Затем:

 

 

 

1

 

 

da

2я/

 

 

а — г)

1

С ,

da

-ГГ

J

Ьо-----

2л1

 

а —ц

г) вне Г;

, ц внутри Г.

0, т) вне Г;

_ п — 2

л внутри Г;

fc = 0

0, г| вне Г; А>, Л внутри Г;

: 45


Г *У —

P [ K ) ~

2ni

J « Si a—ctfe

о —1

 

г k = l

 

n+ 1

Уgfe ■- P' (ак), г) вне Г;

 

 

 

 

 

M R i 4 — ak

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

= l

 

 

 

 

т] внутри

 

Г.

 

 

 

 

 

 

 

0 ,

 

 

 

 

Кроме того,

 

 

 

 

 

 

 

0,

г|

вне Г;

 

 

, п — 2

 

 

 

 

 

 

 

f у

BhRb ak - da

 

п — 2

 

 

 

внутри Г.

2ш'

 

p k—0

 

 

a

 

2

Bk R\ г]*, г|

 

 

 

 

* =

0

 

 

 

 

Учитывая,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

/

1

 

 

 

 

 

 

' 0-1+2 ^ ^ °v)>

RЬ

)

= ( * { ~

к ) =

т

г

 

 

запишем отношение

 

 

 

 

 

 

 

 

со

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rio )

_ RjQ- 1 + q 1 R1a + q2 Rf a2 + ■■■+

 

Яп Ri on

 

 

 

со" (/?i о)

 

1

q1Rl 1a

 

nqnRl

- n — 1

„ — n — 1

 

 

‘ a~

 

 

 

Rlon + ql Rl+2an+2 + ... + qn Rln+ 1

a2n+ 1

 

 

 

 

 

R n + l a n + l _ q i R n - l a n - l _

■—nqn

Поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш

 

D'/D

rr\

 

 

 

 

 

 

 

 

^

Г

( Rl°

)

 

 

 

 

 

 

 

 

D„

a —ц

 

 

 

 

 

 

2ni

J

a'(R1a)

 

^ 1

 

 

 

n+ 1

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к ) ,

 

 

 

т]

вне Г;

 

 

M

Ri4—ah

 

 

 

 

k= i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- /

1

 

nr

^ f ^

(0

(ахШ

п+ 1

 

(#i л) — У

Б ~ ^ р 1 (“*)■ л внутри Г.

* •

Л » —а*

k J \

R Tl— “ ft

Таким образом, интеграл типа Коши от третьего слагае­ мого граничного условия (1.50) выразится следующим образом:

46


 

 

 

о,

Т]

вне Г;

s ф

] +

тб2

 

 

 

'

k=0

 

 

 

 

 

 

 

(1.55)

- Ч

п'

 

 

^i 1!/

 

 

 

СО' (/?1Ч)

 

k= 1

 

 

п — 2

 

 

 

 

Ч внутри Г.

 

—с?б2 2

^ h ^ i 4 k>

 

к =

0

 

 

 

 

Интеграл типа Коши от функции Р 2

которая, как

следует из

соотношения

(1.38),

имеет

вид

Р

 

 

 

п — 2

( -

1

 

■d 8 2 2 A R r k ak + db0- c 0,

ч

-

 

k=0

равен:

 

 

 

 

 

 

 

2ni1

 

 

 

О,

г| вне Г;

 

/ р

\

п — 2

 

t ф

dd2 ^ A h R r k 4 kJrdb0с0, т] внутри Г.

 

 

VЧ /

*= о

 

Как

вытекает из (1.41),

(1.56)

(1.57)

 

 

 

 

п — 2

 

 

Р» (R1o) = tif f (R1a) + db2 ^

kAha - k- i a - * - ' , (1.58)

 

 

 

 

А = 0

 

 

 

где, в свою очередь,

 

 

 

 

 

 

ф '(# 1

ст) = — ^

vav/?~v- Ia - v- 1.

 

 

 

 

V=*=1

 

 

 

Учитывая

(1.53),

запишем

 

 

 

 

 

ф'(/?1 <Г) =

( К

+ К

а + ■■■ + h'n о п) х

со' (/?1 <Т)

 

 

 

 

п + I

 

х (a, Rr 2

о- 2 + 2а2 R r 3

а -

3 +

...) +

Rigk

Ф' (R, а) ^

Pl<3 —«ft

 

 

 

 

 

 

k= 1

47


Выпишем коэффициенты, содержащиеся в этом выра­ жении при положительных степенях а:

А'0= а± R - ■ 2 h’a-f 2аг R - 3 h’t + ... -f (п — 1) ап- х R { п К =

= Si 2 vav <v+1} K+i\

V = 1

A'1 = al R - i h,3-\-2a2R ^ 3h^ + ••• +(ti — 2)an. 2R ~ n+ 1h'n =

= 62n2 2vav/? r (v+I) hv+2\

V= 1

An-2 = ai R ^ 2 h'n.

Коэффициенты при отрицательных степенях а имеют вид

А'-х = a xR ~ 2 /г; + 2a2R - 3h'2Jr ... + nan R ~ n~ l h'n =

=^ v h v R f 4- 1av;

v— о

A —2 — cii R ^ 2 h0-{- 2a2 R ^ 3 hx -f-... + (ti + 1) an + 1 R —n~ 2h'n=

=2 l ( v + i ) ^ / ? r v- 2 av+i;

v—о

Таким образом, в общем виде

Л& = бй + 1

n - ( k +

1)

 

(k — 0, 1, ... ,n—2);

2

vav/?f <v+ ‘) Лу+А+ 1

 

V = 1

 

 

(1.59)

 

 

 

 

A L k = 2

( v + ^ - i) /t; i? r

(v+ft>«v+ft-

l ( k = l , 2, . . . , oo).

v= o

 

 

(1.60)

 

 

 

 

Учитывая изложенное, можно записать

 

 

 

п — 2

 

со' (R1

ст) ф'(/? !* )= - в , ^

6 = 1

 

 

п+ 1

6 = 0

 

 

 

(1.61)

 

 

ь ,

а 6

 

 

 

 

 

6=1

 

 

48