Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

лекции МДТТ каз

.pdf
Скачиваний:
52
Добавлен:
24.03.2015
Размер:
711 Кб
Скачать
☆

9 - сурет 10 - сурет Өзін тексеру үшін сұрақтар:

1. Кернеу функциясын пайдаланған кезде Сен-Венан шарттарын тексеру қажетпе? 2. Қуыстың маңайындағы кернеу шоғырлануы неден тəуелсіз?

Ұсынатын əдебиет:

1.Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела.- М.: Наука, 1988. - 712 с.

2.Искакбаев А. Деформацияланатын қатты дене механикасының негіздері. - Алматы: Изд- во Қазақ университетi, 2007. -176 бет.

3.Партон В.З. Механика разрушения. От теории к практике. – М.: Наука,1990. – 240 с.

№ 11 - 12 дəрісі.

Тақырыптың аты: Фурье т рлендіруі ар ылы серпімді жартыжазы ты жайындағы есепті шешу. Жартыжазы ты ты шекарасына адалған к ш. Т йіспе есебі.

Дəрістің мақсаты: Жартыжазы ты ты кернеуленген к"йіне ата штампты əсерін зерттеу.

Түйінсөздер: Фурье т"рлендіру əдісі; сызы ты серпімді теорияны аралас есебі;адалған к"ш; к"ш əдісі.

Негізгі сұрақтар (ұғымдар) жəне қысқаша мазмұны:

Бұл дəрістік сабақтарда ДҚДМ негізгі ұғымдары беріледі: Фурье түрлендіруі арқылы серпімді жартыжазықтық жайындағы есепті шешу; жартыжазықтықтың шекарасына қадалған күш; түйіспе есебі.

Мазмұнын сипаттайтын негізгі схемалар, формулалар жəне б.қ., :

Фурье т рлендіруі ар ылы серпімді жартыжазы ты жайындағы есепті шешу.

Алдымен Фурье түрлендіруінің анықтамасын еске түсі-рейік. Егер f(x) – интегралданатын функция болса, x (− ∞,+∞) , онда оның Фурье бейнесі

 

 

 

 

 

 

1

 

 

∞

 

 

f (p) =

 

 

 

 

∫ f (x)eipx dx,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мұндағы p

– нақты айнымалы. Керісінше, егер f (p)

белгілі болса, онда

 

 

 

 

 

 

1

 

 

∞

 

 

 

 

f (x) =

 

 

 

∫ f (p)e−ipx dp.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

орта жартыжазықтықты − ∞ < y < 0

Енді

мына есепті қарастырамыз. Серпімді

толтырсын, ось х – жарты-жазықтықтың шекарасы. Шекарада төмендегі шарттар берілсін

σ y (x,0) = −q(x), τxy (x,0) = 0.

 

(6.1)

Тепе-теңдік теңдеулерін жазамыз:

 

 

∂σx

+

∂τxy

= 0,

 

∂τxy

+

∂σy

= 0.

(6.2)

∂x

∂y

 

∂x

∂y

Бұл теңдеулерді

(6.2)

e+ipx

көбейтіп

жəне х –

бойынша (− ∞,+∞) аралығында

интегралдайық. Фурье түрлендіруінің қасиеттерін ескере отырып, мына тепе-теңдік теңдеулерін аламыз:

− ipσ

x

+ τ′

= 0, − ipτ

xy

+ σ′

= 0,

(6.3)

 

xy

 

y

 

 

мұндағы (׳)- белгісі арқылы у айнымалысы бойынша туынды белгіленген. Енді Фурье түрлендіруін пайдаланып, (6.1) мына түрде жазамыз

sy (p,0) = -

 

q(p),

txy (p,0) = 0.

(6.4)

 

Көлемдік күшті ескермеген кезде, мына қатынас шығады:

 

Ñ

2

2

ˆ

(6.5)

 

Ñ

σ = 0,

яғни σˆ – бигармониялық функция. Сондықтан (6.5):

 

4 s

y

+ 2

4 s

y

+

4 s

y

= 0.

 

 

 

 

 

x 4

x 2 y 2

y4

 

 

 

 

Бұл теңдеуге Фурье түрлендіруін қолданып,

sy

 

– үшін мына жəй (қарапайым)

дифференциалдық теңдеу аламыз:

 

 

 

 

 

 

 

 

syIV - 2p 2 syII + p4 sy = 0.

Бұл теңдеудің шешімін мына түрде жазамыз:

sy = (A + By)e

 

p

 

y ,

(6.6)

 

 

 

 

мұндағы sy (p,-¥) = 0. Бұл функциядан (6.6) у –

 

бойынша туындысын аламыз

s¢ = (A

 

p

 

+ B

 

p

 

y + B)e

 

p

 

y .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алынған қатынастарды шекаралық шарттарға (6.4) қойып, (6.3) ескере отырып, табамыз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = -

 

 

 

q(p), B =

 

p

 

 

 

(p).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

Енді (6.6) былай жазуға болады:

 

 

 

σ

y = -

 

 

 

( p)(1 -

 

p

 

y)e

 

p

 

y .

(6.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

Тепе-теңдік теңдеулерінен (6.3), (6.7) ескеріп, табамыз:

 

txy = -

 

 

 

p

 

y , sx =

 

(p)(1 +

 

p

 

y)e

 

p

 

y .

(6.8)

 

 

 

 

 

 

 

iq(p)pye

q

 

 

 

 

Фурьенің кері түрлендіруін sy , txy , sx – бейнелеріне қолданып, (6.7)-(6.8) қатынастарын

ескере отырып, кернеулерді анықтаймыз:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σ x = -

2 ∞ q(ξ ) y(x - ξ ) 2

dξ , σ y

= -

2 ∞ q(ξ ) y 3

dξ , τ xy = -

2 ∞ q(ξ ) y 2

(x - ξ )

dξ ,

(6.9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π ∫

r 4

π ∫

r 4

π ∫

r

4

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

−∞

 

 

 

−∞

 

 

 

 

мұндағы r 2

= (x - x)2 + y 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жартыжазы ты ты

шекарасына адалған к ш. Т йіспе есебі

 

 

 

 

Егер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P /(2e), - e £ x £ e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q(x) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x Ï [- e, e]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,

 

 

 

 

 

 

 

онда (6.9) бойынша (e ® 0), табамыз

sx = -

2P

 

x 2 y

, sy

= -

2P

 

y3

,

txy = -

2P

 

xy2

.

(6.10)

 

 

 

 

 

 

 

p r 4

 

p r 4

 

p

 

 

r 4

 

Бұл жердегі P – қадалған

күштің шамасы, ал r2=x2+y2. Бұл формулалар

жартыжазықтықтың

шекарасына

қадалған

күштің əсерінен

пайда болған кернеулерді

анықтайды. Күш түскен нүк-теде (x = y = 0) кернеулер шексіз үлкен болады. Бұл қойылған есептің ерекшелігінен шығып отыр.

Енді Гук заңын пайдаланып, орын ауыстыруды іздестіреміз

∂v = ey = 1 (sy - nsx ). y E

Бұл қатынасты интегралдап, табамыз

−∞

v(x,0) = E1 ∫0 (σ y -νσ x )dy .

1

−∞

2P

0

 

 

3

 

 

 

 

2

 

 

1

ln(1

+ z)

0

 

1

 

2P

 

 

 

 

 

2

0

 

 

∫σ y dy =

 

 

 

y dy

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

y

 

 

 

 

 

∫

 

 

 

 

 

=

 

 

= z

=

 

 

+

 

 

 

 

=

 

ln 1

+

 

 

 

 

+1 .

6.11)

E

0

πE

−∞(x

2

+ y

2

)

 

x

 

 

 

2

 

−∞

 

2

 

πE

 

πE

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бұдан шығатын қорытынды мынандай: жазық есепте қадалған күш түскен нүктесі мен қатар басқа барлық нүктелерде ақырсыз орын ауыстыру құбылысы болатынын көреміз. Мұндай парадокс ( айшы за ) жазық есептің қойылу ерекшелігінің салдары.

Екінші интегралдың мəні ақырлы болатындықтан, оның шамасын келтірмейміз. Енді табылған өрнекті (6.11) ескере отырып, мына туындыны табамыз.

 

 

v(x,0)

 

P

 

y

2

 

 

0

 

2P

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

=

 

 

 

ln 1 +

 

 

 

 

 

=

 

×

 

.

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

pE x

 

 

 

−∞

 

pE x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂v ¹ 0, бірақ ол сызықтың

Сонымен y = 0 сызығында, x = 0 - нүктеден басқа нүктелерде

бойында орын ауыстыру ақырсыз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Егер жартыжазықтықтың шекарасына нормаль жүктеме q(ξ) əсер етсе, онда

деформацияланған шекара

жанамасының

бұрыштық

коэффициентін α(x) былай

анықтаймыз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a(x) =

2 ∞ q(x)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∫∞

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6.12)

pE

x - x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Енді мына т йіспе есебін қарастырамыз: жартыжазық-тықтың x Î[- a, a] учаскесіне қатаң штамп үйкеліссіз сығып кірген; сонымен түйіспе учаскеде v(x,0) = g(x); txy = 0 –

бар-лық нүктелерде; түйіспе учаскеде σ y

= -q(x) , ал оның сыртын-да σ y

= 0 .

Енді α(x) = g′(x) екенін ескеріп, (6.12) қатынасынан, белгісіз функция q(x) анықтау

үшін мына интегралдық теңдеуді аламыз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

q(x)dx

= -

1

pEg¢(x).

 

 

 

 

 

 

 

(6.13)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−∫a x - x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Біздің жағдайда g(x) = const, g′ = 0. Сондықтан (6.13) шешімін былай жазамыз:

 

 

 

 

 

 

 

 

q(x) =

1

const.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a 2 - x2

 

 

 

 

 

Тұрақты көбейткішті төменгі шарттан табамыз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫ q(x)dx = P,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−a

 

 

 

 

 

 

 

м ндағы Р-штамп а əсер ететін к ш (11-Сурет). Сонымен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ысым шін Чаплыгин-Садовский формуласын (6.14) аламыз:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q(x) =

 

P

(6.14)

11-Сурет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

a 2 - x 2

Өзін тексеру үшін сұрақтар:

1. Үшінші шектік есептің бірінші шектік есептен не айырмашылығы бар? 2. Үшінші шектік есептің екінші шектік есептен не айырмашылығы бар?

Ұсынатын əдебиет:

1.Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела.- М.: Наука, 1988. - 712 с.

2.Искакбаев А. Деформацияланатын қатты дене механикасының негіздері. - Алматы: Изд- во Қазақ университетi, 2007. -176 бет.

№13 - 14 дəрісі.

Тақырыптың аты: Сызаттар тəріздес а аулар. Гриффитс тəжірибесі. Гриффитсті" идеясы. Гриффитс есебі. Гриффитс формуласы. Заттарды" беттік энергиясы. Материалды" морт ирауы.

Дəрістің мақсаты: Гриффитс сызат теориясыны негізін беру.

Түйінсөздер: сызатты ш т рі; на ты беріктік; теориялы беріктік; сызаттар тəріздес а аулар; заттарды беттік энергиясы.

Негізгі сұрақтар (ұғымдар) жəне қысқаша мазмұны:

Бұл дəрістік сабақтарда ДҚДМ негізгі ұғымдары беріледі: Гриффитс сызатының моделі; Гриффитстің идеясы; Гриффитс есебі; Гриффитс формуласы.

Мазмұнын сипаттайтын негізгі схемалар, формулалар жəне б.қ., :

Сызаттар тəріздес а аулар. Гриффитсті" тəжірибесі. Гриффитсті" идеясы.

Сызаттар теориясының негізін жасаған ағылшын ғалымы А.Гриффитс 1920 жылы шыны талшықтарының беріктігін тəжірибе əдісімен зерттеген. Ол шыны талшықтарының диаметрі азайған сайын, олардың беріктігі тез өсіп кететінін (12-Сурет) дəлелдеген. Гриффитс теориялы жəне на ты (техникалы ) беріктіктердің айырмашылығын былай түсіндірді: нақты денелерде көзге көрінбейтін сызаттар бар жəне олардың өлшемдері молекулааралық қашықтықтарға қарағанда өте үлкен.

Енді деформацияланатын қатты денедегі нақты сызатты (13-Сурет) қарастырайық: 1

– сызат шебі; 2 – сызатты" жиектері.

Гриффитс мынандай тұжырым жасады: сызат таралу үшін материалда жаңа беттер жасайтындай жұмыс жұмсалуы қажет; оның шамасы сызаттың ұзындығына пропорционал (14-Сурет) болуы керек. Сызаттың таралу процесінде, оның маңайындағы серпімді энергия босап шығып сызаттың төбесіне жинақталады жəне сол жерде материалды

қиратуға жұмсалады (14-Сурет).

 

Гриффитс формуласы: σ0 =

EγS .

(7.1)

 

λc

 

15-сурет: Қираудың классикалық схемасы; 16-сурет: Қираудың классикалық емес

схемасы. 18-сурет: Гриффитс қисығы.

 

 

Y

 

 

 

1

 

2

 

 

0

X

 

Z

 

12-Сурет

13-Сурет

14-Сурет

 

 

У

Р

П

С

 

 

x

2L

 

 

15-сурет

16-сурет

 

 

σ =

2Еγ

σ

W

πl

l

 

 

2

 

σ

 

 

l0

 

 

σ

l

 

 

W0

l 0 l с

 

 

17-сурет

18-сурет

Өзін тексеру үшін сұрақтар:

1. Беріктік сызат ұзындығынан тəуелдіме? 2. Кернеу қарқындылыгы қуыстардың жиегінен тəуелдіме?

Ұсынатын əдебиет:

1.Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела.- М.: Наука, 1988. - 712 с.

2.Искакбаев А. Деформацияланатын қатты дене механикасының негіздері. - Алматы: Изд- во Қазақ университетi, 2007. -176 бет.

3.Клюшников В.Д. Физико-математические основы прочности и пластичности. - М.:

МГУ, 1994. - 190 с.

4.Кернштейн И.М. и др. Основы экспериментальной механики разрушения. - М.: МГУ, 1989. - 140 с.

№ 15 - 16 дəрісі.

Тақырыптың аты: Ирвинні əдісі. Сызатты ма айындағы кернеуленген к й. К К. Ирвинні ирау критерийі.

Дəрістің мақсаты: Ирвин сызат теориясыны негізін беру.

Түйінсөздер: математикалык кескін; жазык деформация; жазык кернеуленген к й; кернеу ар ындылығыны коэффициенты (К К).

Негізгі сұрақтар (ұғымдар) жəне қысқаша мазмұны:

Бұл дəрістік сабақтарда ДҚДМ негізгі ұғымдары беріледі: Ирвиннің əдісі; сызаттың маңайындағы кернеуленген күй; кернеу қарқындылығының коэффициенты (КҚК); Ирвиннің қирау критерийі.

Мазмұнын сипаттайтын негізгі схемалар, формулалар жəне б.қ., :

Сызы ты ирау механикасы. Қуыстың эталондық пішіні ретінде Ирвин эллипстің орынына арапайым объект – математикалы кескінді қабылдаған.

 

 

 

 

 

 

Колосов-Мусхелишвили формуласы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сызықты қирау механикасы негізіне сүйене отырып

 

 

 

 

 

 

нормаль ж&лыну ( зіліс) сызаты (19-Сурет) жайындағы есепті

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

қарастырамыз. Бұл есепті Колосов –

Мусхелишвили

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

формуласын пайдаланып шешеміз.

 

 

 

 

 

 

 

Есептің шешімін мына түрде жазамыз:

 

 

19-Сурет

 

 

 

 

 

 

 

 

2μ(u1 + iu 2 ) = æ ϕ(z) − zϕ′(

 

) − ψ(

 

),

(8.1)

 

 

z

z

 

 

ж= λ + 3μ

= 3 − 4ν ,

 

 

 

λ + μ

 

 

 

 

 

 

мұндағы ϕ(z) жəне ψ(z) – кез-келген аналитикалық функция, z – комплексті айнымалы. Енді кернеулерді іздейтін Колосов-Мусхелишвили формулаларын келтіреміз:

 

 

 

 

σ11

+ σ22 = 4 Re ϕ′(z),

 

 

 

 

(8.2)

 

 

 

 

σ22 − σ11 + 2iσ12 = 2[

 

ϕ′′(z) + ψ′(z)].

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

Егер æ =

3 − ν

 

деп алсақ, онда (8.1)-(8.3) формулаларын жазық күй есебін шешу үшін

 

1 + ν

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пайдалануға болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сызатты ма айындағы. Кернеуленген к й

(

 

x1 − c

 

= r << c) кернеулі-

Енді

 

 

сызаттың

 

 

төбесінің

 

маңайындағы (19-Сурет)

 

 

 

 

 

 

 

 

деформацияланған күйінің асимптотикасын қарастырамыз:

 

 

 

 

 

 

 

 

K I (1 − ν)

 

 

 

K I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

σ22 =

 

, K I = σ πc ,

(8.3)

u 2

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

μ

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2πr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мұндағы K I – кернеулер қарқындылығының коэффициенті. Егер σ = σ(x1 ), онда

K I =

1 c

σ(x1 )

 

c + x1

 

dx1 .

(8.4)

 

 

 

 

 

πc −c∫

 

 

 

 

c − x1

 

Сызықты қирау механикасында үш түрлі сызаттарды (20-Сурет) қарастырады. Бұл суреттегі: а) І т р – нормаль ж&лыну ( зілу) сызаты, б) ІІ т р – жазы ығысу сызаты, в) ІІІ т р – к(лдене ( арсы-жазы ) ығысу сызаты (q - х3 осі бойымен бағытталған)

Жоғарыдағы əдіс бойынша сызаттың ІІ жəне ІІІ – түрлерін зерттеуге болады:

сызатты ІІ т рі шін

σ12 = K II / 2πr , σ11 = σ 22 = 0 (x2 = 0, x1 > c),

u =

ж+1

K

 

 

 

 

 

 

r / 2π

, u = 0 (x = 0,

 

x

 

< c),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2μ

 

 

 

II

 

 

 

 

2

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= τ

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KII

 

πc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сызатты ІІІ т рі шін

 

(x2 = 0,

 

 

 

> c),

σ 23

=

 

KIII

 

 

σ11 = σ 22 = ... = σ13 = 0

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2πr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KIII

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u3 =

 

 

 

 

 

 

,

 

u1 = u2 = 0

(x2 = 0,

x1

< c), KIII = q πc.

 

 

 

μ

 

 

 

2π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8.5)

(8.6)

ирауды к штік критерийі. Ирвиннің (1957 ж.) қирау критерийі:

K α = K αc ,

(α = I, II, III.)

(8.7)

мұндағы K Ic , K IIc , K IIIc

– материалды

т&ра тылары

(бұлардың өлшемділігі – кгс/см3/2).

 

20-Сурет Өзін тексеру үшін сұрақтар:

1. Ирвин моделі Гриффитс моделінен айырмашылығы неде? 2. Сызат маңайындағы кернеуленген күй түрінен КҚК тəуелдіме?

Ұсынатын əдебиет:

1.Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела.- М.: Наука, 1988. - 712 с.

2.Искакбаев А. Деформацияланатын қатты дене механикасының негіздері. - Алматы: Изд- во Қазақ университетi, 2007. -176 бет.

3.Клюшников В.Д. Физико-математические основы прочности и пластичности. - М.:

МГУ, 1994. - 190 с.

4.Кернштейн И.М. и др. Основы экспериментальной механики разрушения. - М.: МГУ, 1989. - 140 с.

№ 17 - 18 дəрісі.

Тақырыптың аты: Бірбуынды модельдер. Интегралды операторлар ар ылы кернеулер мен деформациялар арасындағы байланысты жазу.

Дəрістің мақсаты: Реономды модельдерді ерекше асиеттерін зерттеу. Түйінсөздер: серпімділік модулі; т т ырлы коэффициенті; жылжымалылы

ядросы; релаксация ядросы.

Негізгі сұрақтар (ұғымдар) жəне қысқаша мазмұны:

Бұл дəрістік сабақтарда ДҚДМ негізгі ұғымдары беріледі: бірбуынды модельдер; интегралдық операторлар арқылы кернеулер мен деформациялар арасындағы байланысты жазу; серпімділік модулі; тұтқырлық коэффициенті; жылжымалылық ядросы; релаксация ядросы; реономдық модельдердің ерекше қасиеттерін зерттеу.

Мазмұнын сипаттайтын негізгі схемалар, формулалар жəне б.қ., :

Т&т ырлысерпімді денені бір буынды модельдері.

Тұтқырлысерпімді модель екі элементтерден тұрады. Оның біреуі Гук элементі (21-

Сурет) – серпімді элемент.

Серпімді элемент үшін Гук заңын былай жазамыз

σ′ = Eε′,

(9.1)

мұндағы σ′ -серпімді кернеу, Е-серпімді модуль, ε′ - серпімді деформация.

Екінші элемент, ньютон элементі (22-Cурет) –

т&т ыр элемент. Бұл модель үшін

Ньютон заңын былай жазамыз

 

σ′′ = η

dε′′

,

(9.2)

 

 

dt

 

мұндағы σ′′ -т&т ыр кернеу, ε′′ -т&т ыр деформация, η - т&т ырлы коэффициенті.

Төмендегі белгілеуді кіргіземіз:

 

d ≡ d / dt,

dε′′ ≡ dε′′ / dt,

(9.3)

интегралды операторды былай белгілейміз:

 

 

 

d−1f ≡ ∫ f (t)dt.

 

(9.4)

Бұл функцияға мынандай шарт қоямыз:

 

 

 

t < 0 : f (t) ≡ 0.

 

(9.5)

Анықталған интегралды былай анықтаймыз

 

 

−1f ≡ lim

t+α

t +

t

 

d

∫ f (τ)dτ ≡ ∫ f (τ)dτ =

∫ f (τ)dτ,

(9.6)

 

α→0

−α

0−

0

 

 

 

 

мұндағы α – кез-келген оң сан. Бұл (9.6) өрнектегі (-) жəне (+) таңбаларды жазбаймыз.

 

 

Енді, егер f(t) n туындысы

болатын болса, онда оған d

операторын n рет

пайдаланып, табамыз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dnf ≡

dn

f .

 

 

 

(9.7)

 

 

 

 

dtn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бұл (9.7) операторға кері оператор d−n :

 

 

 

 

− n

t

τ1

τ n−1

1

 

 

t

n −1

 

 

d

f ≡ ∫ ∫

... ∫ f (τn )dτn dτn −1...dτ1 =

 

 

∫ (t − τ)

f (τ)dτ,

(9.8)

(n − 1)!

 

 

 

 

 

0

0

0

 

 

 

 

0

 

 

 

мұндағы n ³ 1 –

кез-келген оң сан. Бұл формуланы (9.8) функциясының б лшек ретті

туындысын анықтауға пайдаланады.

 

 

 

Егер f (t)

жəне g(t) функциялары (9.5) шартын қанағаттандыратын болса, онда

табамыз:

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

t

 

 

 

 

∫ f (t − τ)g(1) (τ)dτ = ∫ f (1) (t − τ)g(τ)dτ,

(9.9)

0

0

 

 

 

 

d

 

 

∂

∂

 

f (1) (t − τ) ≡

 

f (t − τ) =

 

f (t − τ) = −

 

f (t − τ),

(9.10)

d(t − τ)

∂t

∂τ

ал айнымалыны ауыстырудан шығады

 

 

 

t

 

 

t

 

 

 

∫ f (t − τ)g (1) (τ)dτ = ∫ g (1) (t − τ)f (τ)dτ.

(9.11)

0

0

 

 

 

Бұл формулаларды (9.9) жəне (9.11) қорытып шығару үшін (9.6) анықтамасын пайдалану

керек, бұл формулаларда (9.10) белгілеуі қолданған. Функцияның t = 0

мəнін былай

анықтаймыз

 

f (0) ≡ f (0+ ) ≡ lim f (α).

(9.12)

α →0

 

Енді Дирактың дельта-функциясы δ(t) жəне Хевисайдтың бірлік функциясының h(t) (23-Сурет) қасиеттерін еске түсірейік:

 

 

1,

t ³ t

(9.13)

h(t - t) =

t < t

 

 

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

d(t) = dh(t)/ dt,

(9.14)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21-Сурет

 

 

22-Сурет

23-Сурет

 

t

 

 

t

 

 

 

 

∫ f (t - t)d(t)dt = ∫ d(t - t)f (t)dt = f (t),

(9.15)

 

0

 

 

0

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

∫ d(t)dt = 1,

d(t) = 0, t ¹ 0 кезінде.

(9.16)

 

0

 

 

 

 

 

 

Жоғарыдағы қатынастарды (9.13-9.16) пайдалана отырып, Гук (9.1) жəне Ньютон

(9.2) заңдарын интегралды түрде жазуға болады

 

 

s¢(t) = ∫ Г1 (t - t)e¢(t)dt,

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

(9.17)

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

e¢(t) = ∫ К1 (t - t)s¢(t)dt,

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

s¢¢(t) = ∫ Г2 (t - t)e¢¢(t)dt,

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

(9.18)

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

e¢¢(t) =

∫ К2 (t - t)s¢¢(t)dt,

 

 

 

0

 

 

 

 

 

Г = Еd(t), К = d(t)/ Е, Г

2

= hd(1)(t), К

2

= h(t)/ h,

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

( 9.19)

 

 

бұл жерде (9.9)- (9.12)

формулалары ескерілді.

 

 

 

 

 

 

Бұл

қатынастардан

 

(9.17-9.18) мынандай

тұжырым шығады: кернеулер мен

деформациялар арасындағы байланысты интегралдық операторлар арқылы анықтауға болады

t

 

s(t) = ∫ Г(t - t)e(t)dt,

(9.20)

0

 

t

 

e(t) = ∫ К(t - t)s(t)dt,

(9.21)

0

 

мұндағы Г(t) жəне К(t) – интегралдық ядролар. Бұл операторлар (9.20) жəне (9.21) өзара кері болуы керек. Осы өзара кері болу шартын табу үшін, (9.21) апарып (9.20) қоямыз жəне (24-Сурет) негізінде интегралдау ретін өзгертеміз. Осыдан табамыз

σ (t) =

t τ

Г(t −τ )К(τ −τ

1

)σ (τ

1

1

dτ =

t

t

Г(t −τ )К(τ −τ

1

 

σ (τ

1

)dτ

1

 

∫ ∫

∫

∫

 

(9.22)

 

 

 

)dτ

 

 

 

)dτ

 

 

 

0 0

 

 

 

 

 

 

0

τ1

 

 

 

 

 

 

 

 

Енді f (t) = σ(t) деп алып, (9.22) формуланы (9.15) қатынасымен салыстыра отырып мына шартты табамыз (τ1 = 0):

t

t

 

∫ Г(t − τ)К(τ)dτ = ∫ К(t − τ)Г(τ)dτ = δ(t),

(9.23)

0

0

 

яғни (9.23) –

заракерілік шарты. Гук (9.17) жəне Ньютон (9.18)

теңдеулері үшін бұл

шарттар (9.23) орындалатынын көреміз.

24-Сурет 25-Сурет 26-Сурет Өзін тексеру үшін сұрақтар:

1. Серпімді материалдын тұтқырлысерпімді материалдан қандай айырмашылығы бар? 2. Серпімді материалдын идеал сұйықтан қандай айырмашылығы бар? 3. Тұтқыр сұйықтың тұтқырлысерпімді материалдан қандай айырмашылығы бар?

Ұсынатын əдебиет:

1.Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела.- М.: Наука, 1988. - 712 с.

2.Искакбаев А. Деформацияланатын қатты дене механикасының негіздері. - Алматы: Изд- во Қазақ университетi, 2007. -176 бет.

№ 19 - 20 дəрісі.

Тақырыптың аты: К пбуынды модельдер. Сызы ты т т ырлысерпімділік теориялар. Релаксация уа ыты. Кешігу уа ыты.

Дəрістің мақсаты: Сызы ты т т ырлысерпімділік теорияны к пбуынды модельдеріні ерекше асиеттерін зерттеу.

Түйінсөздер: Максвелл текті модельдер; Фойгт текті модельдер.

Негізгі сұрақтар (ұғымдар) жəне қысқаша мазмұны:

Бұл дəрістік сабақтарда ДҚДМ негізгі ұғымдары беріледі: көпбуынды модельдер; сызықты тұтқырлысерпімділік теориялар; релаксация уақыты; кешігу уақыты; Максвелл текті модельдер; Фойгт текті модельдер; сызықты тұтқырлысерпімділік теорияның көпбуынды модельдерінің ерекше қасиеттерін зерттеу.

Мазмұнын сипаттайтын негізгі схемалар, формулалар жəне б.қ., :

К пбуынды модельдер. Енді екібуынды модельдерді (27,28-Суреттер) қарастырамыз. Бірінші модель (27- Сурет) Фойгт моделі деп аталады, ал екінші модель (28-Сурет) Максвелл моделі деп аталады.

Алдымен Фойгт моделін қарастырамыз. Бұл модель үшін мына қатынастарды жазуға болады (27-Сурет):

ε = ε′ = ε′′,

(10.1)

σ = σ′ + σ′′.

(10.2)

Енді (10.1) ескеріп, (9.1) жəне (9.2) анықтауыш қатынастарын (10.2) қойып, табамыз

σ = Eε′ + ηdε′′ = (E + ηd)ε = Eε + ηdε / dt.

(10.3)

Бұл қатынасты интегралды түрде жазуға болады (9.20):

 

Γ(t) = Eδ(t) + ηδ(1)(t), R(t) = E + ηδ(t).

(10.4)

Фойгт теңдеуінің (10.3) шешімін былай жазамыз

 

 

 

t

−(t −τ)

E

σ

 

 

ε(t) =

1

 

 

σ(τ)dτ =

.

 

∫ e

η

(10.5)

η

 

 

0

 

 

 

E + ηd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Егер t = 0 кезінде үлгіге лездік σ0 күшін салып жəне оны тұ-рақты ұстайтын болсақ, яғни

σ = σ0h(t),

(10.6)

онда, (10.5) жəне (10.6) ескеріп табуға болады

 

ε(t) = σ0Π(t).

(10.7)

Жүктеме тұрақты кезіндегі деформацияның уақыт t

бойынша өсу құбылысын

материалдың жылжымалылығы дейді (29-Сурет). Енді Максвелл моделін (28-Сурет) қарастырамыз, бұдан мынау шығады:

ε = ε′ + ε′′,

(10.8)

σ = σ′ = σ′′.

(10.9)

Анықтауыш қатынастарды (9.1) жəне (9.2) кинематикалық қатынасқа (10.8) қойып жəне (10.9) ескеріп, табамыз

 

σ′

 

σ′′

 

1

 

1

 

σ

 

1

t

 

ε(t) =

 

+

 

=

 

+

 

σ =

 

+

 

σ(τ)dτ.

(10.10)

 

 

 

 

 

 

 

E

 

ηd

E

 

ηd

E

 

η ∫0

 

Бұл заңдылықтан (10.10) мынандай қатынастар табамыз

K(t) = δ(t) +

h(t)

,

Π(t) =

1

+

t

.

(10.11)

η

 

 

E

 

 

E η

 

Осыдан (10.11) көретініміз, Максвелл моделі жылжымалылықты сипаттайды (30-Сурет). Максвелл моделінде кернеу көрсеткіш заңдылығымен (31-Сурет) азаяды.

Деформация тұрақты кезіндегі кернеудің кему құбылысын бəсе деу (релаксация) дейді,

ал функциялар Γ(t) жəне R(t) – бəсе деу ядросы жəне бəсе деу функциясы. Максвелл моделі релаксация құбылысын сипаттайтынын көреміз, ал Фойгт моделі бұл құбылысты сипаттамайды.

27 -Сурет

28-Сурет

29 -Сурет 30-Сурет 31-Сурет Өзін тексеру үшін сұрақтар:

1. Релаксация уақыты дегеніміз не? 2. Кешігу уақыты дегеніміз не? 3. Максвелл моделінің кешегу уақыты неге тең?

Ұсынатын əдебиет:

1.Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела.- М.: Наука, 1988. - 712 с.

2.Искакбаев А. Деформацияланатын қатты дене механикасының негіздері. - Алматы: Изд- во Қазақ университетi, 2007. -176 бет.

№ 21 - 22 дəрісі.

Тақырыптың аты: Жай жəне к рделі ж ктеме. Пластикалы шарттар. Треск- Сен-Венан а ышты шарты. Мизес а ышты шарты. Идеал пластикалы ортаны к%теру абілеттілігі.

Дəрістің мақсаты: Идеал пластикалы теорияны негізін беру.