- •1Принцип Гамильтона-Остроградского для упругого тела.Вариационный вывод уравнений колебаний и естественных граничных условий для упругого тела Принцип Гамильтона – Остроградского для упругого тела
- •2Динамические уравнения теории упругости.
- •3Вариационный вывод уравнений колебаний и естественных граничных условий для одномерных и двумерных систем.
- •6Уточненная теория изгибных колебаний стержней. Уравнения балки Тимошенко
- •7Уравнения колебаний и естественные граничные условия колебаний пластин. Уравнение изгибных колебаний пластин
- •8Применение принципа Даламбера для вывода уравнений динамики упругих систем
- •Продольные колебания стержней
- •Пластина
- •10Операторное уравнение для определения спектров
- •Ортогональность форм собственных колебаний
- •13Структура спектра частот собственных колебаний. Полнота системы форм собственных колебаний
- •15Энергетическое пространство упругого оператора. Энергетическая норма. Энергетическое пространство положительно определенного оператора
- •16Вариационные принципы теории собственных колебаний. Основной вариационный принцип теории собственных колебаний
- •17Минимальное свойство низшей собственной частоты Теоремы сравнения
- •Теоремы сравнения
- •Классификация методов
- •19 Методы физической дискретизации(Дискретизация масс)
- •20Вариационные методы определения собственных частот и форм колебаний. Вариационная формулировка задачи
- •21Метод Релея и некоторые оценки, вытекающие из него: формулы Данкерли и Саутвелла Формула Релея
- •Некоторые оценки, вытекающие из формулы Релея. Формулы Данкерли и Саутвелла
- •22Вариационный метод Ритца
- •23Метод БубноваГалеркина
- •24Продольные, крутильные и изгибные колебания стержней постоянного поперечного сечения. Продольные колебания стержней постоянного поперечного сечения
- •Изгибные колебания стержней постоянного поперечного сечения
- •26Метод начальных параметров в задачах об изгибных колебаниях стержней
- •Матричная форма метода начальных параметров
- •27Методы расчленения в теории собственных колебаний стержней (метод динамических податливостей, метод динамических жесткостей).
- •28Влияние осевых усилий на собственные изгибные колебания стержней
- •29Влияние инерции вращения и деформаций поперечного сдвига на изгибные колебания стержней
- •30Собственные колебания прямоугольных пластин.Граничные условия Навье. Уравнения и граничные условия
- •Собственные колебания прямоугольной пластины с краевыми условиями Навье
- •31Плотность собственных частот пластин
- •32Прямоугольная пластина краевыми условиями Леви
- •33Колебания круговых и кольцевых пластин
- •Круговые пластины
- •34Применение вариационных методов в задачах о собственных колебаниях пластин
- •35Асимптотический метод в.В.Болотина для определения спектров собственных колебаний
- •Идея асимптотического метода
- •36Применение асимптотического метода к расчету прямоугольных пластин
- •37Собственные колебания круговых цилиндрических оболочек.
- •38Осесимметричные и преимущественно изгибные колебания. Осесимметричные колебания цилиндрических оболочек
- •39Собственные колебания пологих оболочек. Уравнения и граничные условия
- •40Волны в неограниченной упругой изотропной среде. Волны расширения и волны сдвига.
- •41Дисперсионное уравнение. Фазовая и групповая скорости.Типы дисперсий
- •42Поверхностные волны Релея
- •43Приложение к сейсмологии
- •44 Продольные волны и волны кручения в призматических стержнях.Элементарная и уточненная теории изгибных волн в стержнях.
- •Волны кручения в призматическом стержне
- •Изгибные волны в призматических стержнях
- •Изгибные волны в стержнях
41Дисперсионное уравнение. Фазовая и групповая скорости.Типы дисперсий
Рассмотрим уравнение распространение колебаний
линейный дифференциальный оператор, некоторый полином от
Пусть это уравнение допускает решение в виде монохроматической бегущей волны
амплитуда. Понимается
волновое число.частота,фазовая скорость (скорость распространения точки с постоянной фазой,)
После подстановки в уравнение получим
Которое связывает волновое число с частотой. Это уравнение называется дисперсионным.
Например, в случае волнового уравнения дисперсионное уравнение
В общем случае из дисперсионного уравнения находим частоту как функцию волнового числа. Фазовая скорость волны при этом определяется как
Таким образом, волны с разными длинами могут распространятся с разными скоростями
Вследствие этого произвольное возмущение будет искажаться.
Явление расползания возмущений называется дисперсией. Поэтому кроме фазовой скорости вводят понятие групповой скорости. Для выяснения этого понятия рассмотрим волну, представляющую собой сумму двух гармонических волн с равными амплитудами, но разными частотами и
─ огибающая
Пакет из двух волн
Скорость распространения огибающей и есть групповая скорость
В случае произвольных волновых пакетов (группы волн) следует провести Фурье-анализ и получим тот же результат
С групповой скоростью переносится энергия волнового движения. Получим связь между фазовой и групповой скоростями.
Если , то- нормальная дисперсия
Если , то- аномальная дисперсия
Если , то- дисперсии нет
В неограниченной изотропной упругой среде все волны распространяются без дисперсии, т.к. и. Заметим, чтоине связаны со скоростью частиц среды. Волны переносят данное состояние от частицы к частице.
42Поверхностные волны Релея
(─ волны в изотропном упругом полупространстве)
Поверхность свободна от напряжений
Естественно искать решение динамических уравнений Ламе в виде решений, затухающих при , то есть
Опуская выкладки, сформулируем основные результаты.
Скорость распространения волн Релея
, гдекорень уравнения
Здесь
При
Вообще, для
Волны Релея распространяются без дисперсии
43Приложение к сейсмологии
Землетрясение – колебания земной поверхности вследствие высвобождения упругой энергии в какой-либо точке Земли.
В первую очередь доходят волны расширения с скоростью (P– волны), затем волны сдвига со скоростью(S– волны). После отражения от поверхности образуются релеевские волны; длины их больше, частоты выше, поэтому они более слабо демпфируются и очаг их распространения значительно больше, чем волн расширения (пример Румынское землетрясение, толчки которого ощущались в Москве).
44 Продольные волны и волны кручения в призматических стержнях.Элементарная и уточненная теории изгибных волн в стержнях.
Продольные волны в призматических стержнях
Элементарная теория стержней в рамках гипотез сопротивления материалов.
При
Дисперсии нет
Волны кручения в призматическом стержне
Если сечение круговое или кольцевое, то и- точная формула, так как в этом случае уравнение крутильных волн есть следствие уравнений теории упругости. Вообще всегдаи поэтому.
Дисперсии нет.