Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Модель стержня с одним шарниром




Изучим поведение стержня с точки зрения теории катастроф. Заменим наш стержень системой из двух жестких стержней шарнирными соединениями в точках А, В, С и пружиной в В, которая стремиться выпрямить шатуны в одну линию. Если пружина линейна, она создаст усилие , пропорциональное углу , и будет обладать потенциальной энергией , где – постоянная упругости пружины.

Рисунок 1.36 - Конечно-элементная модель стержня (2 стержня с пружиной)

Допустим, что каждое колено (шатун) имеет длину равную 1. Суммируя потенциальную энергию пружины и потенциальную энергию, отвечающую положению силы , мы получим полную энергию (с точностью до константы)

.

Воспользуемся разложением в ряд Тейлора до четвертого порядка точности. В результате получим

.

откуда

.

Когда меньше , имеет минимум при (и нетрудно увидеть, что это единственный минимум).

Когда , имеет вырожденный минимум, в котором немедленно узнается точка стандартной сборки, так как коэффициент при положителен.

Проводя через значение , скажем полагая , мы получим деформацию

.

Она универсальна среди четных функций (хотя мы и не дали алгебры, нужной для установления этого факта), и в действительности деформация исходной функции U сильно эквивалентна вблизи интересующей нас точки деформации диаграмма катастрофы для которой представлена на рисунке, а.

 

Рисунок 1.37 - Катастрофа сборки для модели стержня с одним шарниром

 

Но симметрия является здесь, неприемлемой как абсолютное ограничение, введение же почти любой асимметричной силы (рисунок 1.37 б) приводит нас к обычной картине сборки (рисунок 1.37 в). Для силы G такой, как показано на рисунке, имеем

так что

,

или

.

Отсюда следует, что U сильно эквивалентна

,

а это, с точностью до линейной замены, стандартная сборка.

В отличие от рассмотренного выше симметричного случая это описание структурно устойчиво. Возмутим функцию , заменив ее на , где – любая функция от и каких угодно других управляющих параметров, включенных в описание системы (разность длин шатунов, боковые смещения нагрузки , угол между и перпендикуляром к ). Тогда при малых значениях и прочих дополнительных параметров сохраняется не только та же картинка, но и та же формула, с точностью до гладкой замены переменных. Точка острия, направление острия и прочие параметры перемещаются плавно с изменением и дополнительных параметров. Это – следствие универсальности трансверсальных деформаций и устойчивости трансверсальности.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-08; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 655 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Ваше время ограничено, не тратьте его, живя чужой жизнью © Стив Джобс
==> читать все изречения...

2222 - | 2165 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.007 с.