![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
При выводе приближенных формул предполагается, что защемленная на контуре мембрана радиусом а и толщиной h (рис.72) изгибается, образуя шаровую поверхность, и что нагрузка q действует по нормали к этой изогнутой поверхности. При этих условиях усилия N и напряжение s (рис. 73, а)
а | б |
![]() | ![]() |
Рис. 73
по кромкам элемента, вырезанного из мембраны двумя взаимно перпендикулярными сечениями, окажутся одинаковыми. При размерах элемента, равных единице,
. (4.55)
Согласно уравнению равновесия сумма проекций нагрузки и усилий, действующих по кромкам элемента на нормаль z к поверхности элемента
(4.56)
Центральный угол j выражаем через длину дуги кромки элемента и радиус кривизны r. Замена в уравнении (4.56), ввиду малости j,
дает выражение:
- для усилия ;
- для кривизны . (4.57)
Тогда для напряжения из формулы (4.55) получим
. (4.58)
Приближенное дифференциальное уравнение изогнутой срединной поверхности на основании зависимости (4.57)
.
Величина прогиба в середине мембраны получается на основании закона сохранения энергии
U = A. (4.59)
где U – потенциальная энергия деформации мембраны;
A – работа внешних сил на перемещениях, вызванных деформацией мембраны.
Потенциальная энергия мембраны
, (4.60)
где удельная потенциальная энергия деформации с учетом того, что на основании закона Гука
,
может быть выражена через напряжение следующим образом:
.
Тогда, на основании формулы, (4.58)
. (4.61)
Зависимость между радиусом кривизны r и прогибом w0 в середине мембраны (рис. 73, б)
или после возведения скобки в квадрат и отбрасывания как величины высшего порядка малости
откуда
(4.62)
Подстановка этого значения r в формулу (4.61) и значения и в формулу (4.60) дает выражение для потенциальной энергии
. (4.63)
Работа А внешних сил получится как интеграл, взятый по площади мембраны, половины произведения элементарной силы qdxdy на прогиб w (ху):
(4.64)
Интеграл в выражении (4.64) представляет собой объем Vш.с. шарового сег-мента с высотой w0 и радиусом а:
или, если отбросить ,
.
Поэтому выражение (4.64) примет вид
. (4.65)
При подстановке значений (4.63) и (4.65) в выражение (4.59), получаем
.
Тогда прогиб в середине мембраны
Для стальной мембраны при m = 0,3 прогиб
. (4.66)
Точное решение, полученное путем интегрирования дифференциальных уравнений (4.53), дает
.
Нормальное напряжение s получается, если в формулу (4.58) подставить r из формулы (4.62) и w0 из формулы (4.66):
или
.
Точное решение на базе системы (4.53) дает выражение
.
Дата публикования: 2015-01-23; Прочитано: 712 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!