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弹性体系变分原理演示

时间:2023-07-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:众所周知,动力问题通过达兰贝尔原理可以转化为静力问题。我们有理由认为,一切动力系统的变分问题只不过是奥斯特罗德茨基—哈米顿原理之引申。因此下述两个变分原理[1][2]引用奥—哈原理证明,就更为简捷。假定受压柱在振动过程中振幅很小,这样,在其振动中某一瞬时之位能为:图1体系在振动中某一瞬时之动能为:由奥—哈原理得:所以α可以表示为:αmin相应右式的最小值,下面证明上式与精确理论相合。

弹性体系变分原理演示

众所周知,动力问题通过达兰贝尔原理可以转化为静力问题。因此,动力系统的极值问题就能转化为静力系统的变分问题。我们有理由认为,一切动力系统的变分问题只不过是奥斯特罗德茨基—哈米顿原理之引申。因此下述两个变分原理[1][2]引用奥—哈原理证明,就更为简捷。

(一)弹性体系固有频率的变分式

为弹性体系单位体积的应变能为弹性体边界上单位面积的约束分量,u、v、w表示三向位移,容易说明体系的总位能为:

体系的总动能为:

由奥—哈原理:

将①、②式代入③得:

[1] 关于弹性体系固有频率的两个变分原理.胡海昌.

[2] 弹性系统动力稳定理论中的一个变分原理.胡海昌.

对于微幅振动体系存在下列关系:

将⑤式代入④式:

所以体系的固有频率可以表示为:

体系的基本固有频率相应上式的最小值。

(二)变截面杆的动力稳定(www.xing528.com)

考虑图1变截面柱,一端固定而另一端铰支且受动力荷载p=p0+αpt作用。假定受压柱在振动过程中振幅很小,这样,在其振动中某一瞬时之位能为:

图1

体系在振动中某一瞬时之动能为:

由奥—哈原理得:

所以α可以表示为:

αmin相应右式的最小值,下面证明上式与精确理论相合。

利用部分积分:

式代入⑨式得:

上式合并整理:

考虑δw的任意性,由上式可得:

这就是变截面杆的动力稳定方程。

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