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
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 |
|
aV—1 |
(1.54) |
|
|
|
|
p,i (p i °) = 2 |
Wv я ? - 1 |
||||
получим |
|
|
|
v = 0 |
|
|
|
||
|
|
|
- J R 1 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— Г —А_?.. - р' |
(^ а) |
: |
|
||
|
|
|
|
2яi 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)> |
||||
(О |
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 |
(О |
|
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:
2т
46
|
|
|
о, |
Т] |
вне Г; |
s ф |
] + |
тб2 |
|
|
|
=м |
' |
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 kJrdb0—с0, 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