- •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
Ортогональность форм собственных колебаний
Собственные формы, соответствующие различным собственным частотам, ортогональны по кинетической и потенциальной энергии.




Умножим скалярно и вычтем из первого второе

,
так как оператор
симметричный
И,
кроме того,
.
Тогда получим

Поскольку
,
то

ортогональность по кинетической энергии
А
из выражения
следует ортогональность по потенциальной
энергии

Пример: изгибные колебания стержня
+ граничные условия
Ортогональность по кинетической энергии

Если
,
то имеем обычное условие ортогональности.
Ортогональность по потенциальной энергии

13Структура спектра частот собственных колебаний. Полнота системы форм собственных колебаний
Если
положительно
определенный оператор, то тогда всегда
существует обратный оператор
,
а оператор
вполне непрерывный.
Поэтому спектр собственных частот
ограниченной (по размерам) упругой
системы будет дискретным с единственной
точкой сгущения на бесконечности.

В окрестности бесконечно удаленной точки находится бесконечное множество частот.
В случае неограниченных систем спектр может быть сплошным
Полнота системы форм собственных колебаний
Речь идет об ограниченных упругих системах, т.е. системах с дискретным спектром собственных частот, не имеющих конечных точек сгущения.
Понятия из функционального анализа
Рассмотрим
гильбертово пространство
область
Пусть
ортонормированная
в
система функций. Числа
называются коэффициентами Фурье функции
,
а формальный ряд

Рядом
Фурье функции
по системе
.
Неравенство Бесселя

Для
того, чтобы ряд Фурье сходился к функции
в
необходимо и достаточно, чтобы выполнялось
равенство Парсевале (условие замкнутости)

Если
для
ряд Фурье по системе
сходится к
,
то система
называется полной (замкнутой) в
.
Для
того, чтобы система
была полной в
необходимо и достаточно чтобы любую
функцию из некоторого множества, плотного
в
,
можно было сколь угодно точно приблизить
линейными комбинациями функций этой
системы.
Как следует из общих теорем функционального анализа, система форм собственных колебаний является полной по потенциальной и кинетической энергии.
15Энергетическое пространство упругого оператора. Энергетическая норма. Энергетическое пространство положительно определенного оператора
Пусть
положительно определенный оператор в
.
Область определения оператора
и всюду плотная в
.
Введем
на
новое скалярное произведение

Можно
убедиться, что все свойства скалярного
произведения выполняются. Область
с новым скалярным произведением будет
пространством. Введем норму в этом
пространстве, связанную с введенным
скалярным произведением

Так
как
положительно определенный оператор
поэтому

Новое
нормированное пространство может
оказаться не полным. Пополним его, т.е.
присоединим к нему все предельные
элементы последовательностей, сходящиеся
по норме
.
Пополненное пространство будет
гильбертовым пространством и оно
называется энергетическим пространством
оператора
и обозначим
с энергетической нормой
.
Если
,
то либо
,
либо
есть добавленный элемент, т.е. существует
последовательность
такая, что
при
.
Исходное пространство
и энергетическое пространство
изоморфны. Если
по энергии, то
и по норме исходного пространства
.
