Поташев
.pdfщадке, |
|
ориентация которой задается единичным вектором нормали |
||||||
n = |
1 |
|
Э + |
1 |
|
Э . |
||
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
1 |
2 |
2 |
|||||
|
|
|
|
Задача 9.5. Тензор напряжений в точке сплошной среды задан матрицей
(σij ) |
= |
|
2 |
2 |
0 |
|
|
||||
|
2 |
1 |
|
3 |
|
. Определите касательное напряжение в данной точке на пло- |
|||||
|
|
|
|
0 |
3 |
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
щадке, |
|
ориентация которой задается единичным вектором нормали |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
n = |
1 |
Э + |
|
8 |
Э . |
||||||
|
|
|
|||||||||
3 |
|
1 |
|
3 |
|
|
|
3 |
Задача 9.6. Какой вид должны иметь компоненты массовой силы bi , если
|
|
|
|
1 |
|
2 |
5(x |
2 |
) |
2 |
|
|
|
|
|
|
3 x |
x |
|
|
|
0 |
|
||
при распределении |
напряжений |
(σij ) |
= 5(x2 )2 |
0 |
|
|
2 x3 |
в декартовой |
||||
|
|
|
|
0 |
|
|
2 x |
3 |
σ |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
системе координат всюду выполнены уравнения равновесия? |
|
|||||||||||
Ответ: b = −13 x2 / ρ, |
b = −2 / ρ, |
b = 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 9.7. Напряженное состояние во всех точках тела задано тензором напряжений с компонентами
|
|
1 |
) |
2 |
x |
2 |
|
|
|
|
− |
(x |
2 |
) |
2 |
|
1 |
0 |
|
|
|
|||||
|
|
(x |
|
|
|
|
1 |
|
|
x |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− (x |
2 |
) |
2 |
|
1 |
|
(x |
2 |
) |
3 |
− 3 x |
2 |
0 |
|
|
||||||||||
(σij ) = |
1 |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
. |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x |
|
) |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
2 |
3 |
2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определить: а) распределение массовых сил, если уравнения равновесия выполнены всюду, б) величины главных напряжений в точке P (a, 0, 2a ) , в)
максимальное касательное напряжение в точке P , г) главные значения девиатора напряжений в точке P .
Ответ: а) b3 = −4 x |
3 |
|
11a |
|
5a |
16a |
||
|
, б) {a, − a, 8a} , в) ±4.5a , г) − |
|
, − |
|
, |
|
. |
|
|
3 |
3 |
|
|||||
|
|
|
|
|
3 |
Задача 9.8. Однородное тело находится под действием растягивающего усилия, направленного вдоль единичного вектора l = li ei и равного σ кг / см2 . Определить тензор напряжения этого тела.
42
|
|
|
СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Цилиндрическая система координат |
Сферическая система координат |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Метрическая матрица |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
|
|
0 |
|
|
1 |
0 |
|
|
0 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
0 |
(x1 ) |
2 |
0 |
|
(gij ) = |
0 |
(x1 cos x3 ) |
2 |
0 |
|
|
|
|||||
(gij ) = |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
0 |
0 1 |
|
|
0 |
0 |
|
|
(x1 ) |
2 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопряженная метрическая матрица |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
1 |
0 |
|
|
0 |
|
|
1 |
0 |
|
|
0 |
|
|
|
|||
−2 |
|
−2 |
|
|
|
|||||||||||||
|
0 |
(x1 ) |
0 |
|
(gij ) = |
0 |
(x1 cos x3 ) |
0 |
|
|
|
|||||||
(gij ) = |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
0 |
0 1 |
|
|
0 |
0 |
|
|
(x1 ) |
−2 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¶Эα
¶xi
Коэффициенты связности (ненулевые)
|
Γ212 = Γ122 = 1 r , |
|
|
|
|
|
|
G122 = -x1 cos2 x3 , |
G133 = -x1, |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
G122 = G212 =1 x1 , G232 = G322 = - tg x3 , |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Γ122 = −r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|
1 |
|
3 |
|
|
|
|
1 |
sin (2 x |
3 |
) |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G13 |
= G31 |
=1 x , |
G22 = |
2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Формулы преобразования при переходе к новой системе координат |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
j |
|
|
|
|
¶x |
j |
|
|
|
|
|
|
α |
|
|
β |
|
|
|
|
|
|
|
|
¶x |
i |
¶x |
j |
|
|
αβ |
||||
Эi = |
¶x ' |
Э¢j , Э |
j |
= |
|
|
m |
|
|
= |
¶x ' |
¶x ' |
' |
|
|
ij |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
Э' |
, |
Tij |
|
|
|
|
|
|
Tαβ |
, |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T ' |
|
|||||||||
¶x |
i |
|
|
m |
¶x |
i |
¶x |
j |
|
|
|
|
|
α |
|
β |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
¶x ' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¶x ' |
¶x ' |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
Формулы дифференцирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
k |
Эk , |
¶ Эα |
|
|
α |
|
k |
, Ñi |
α |
= |
¶ wα |
|
+ w |
β α |
Ñi |
wα |
= |
¶ wα |
|
|
|
|
β |
, |
|||||||||||||
= Gα i |
¶ xi |
= -Gk i Э |
|
w |
¶ xi |
|
|
Gβ i , |
|
|
¶ xi |
- wβ Gα i |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
gradψ
Dψ =
|
|
|
|
Ñi T |
α β = |
¶T α β |
+ T k β Gαk i + T α k Gkβi , |
|
|
|
|
|
Ñ = Ñi Эi , |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¶ xi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 ¶ |
(aα |
|
) |
|
|||||||||
|
|
|
∂ψ |
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
¶ ai |
|
|
|
|
|
k |
i |
g |
|||||||||||||||||||||
= Ñ ψ = |
|
|
|
Э |
, div a = Ñ × a |
= Ñi a |
|
= |
|
|
|
|
|
|
+ a |
|
Гk i = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
||||||||||||||||||||
¶ xi |
|
|
¶ xi |
|
|
|
|
|
|
|
¶ xα |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
g |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
rot ( ) = Ñ´( |
|
), (rotV )k = ε k i j |
Ñi V j |
= |
|
|
(Ñi V j - Ñ j Vi ) |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 ¶ |
|
|
|
|
|
|
|
¶ψ |
|
¶ |
|
|
|
|
|
|
|
|
¶ψ |
|
|
¶ |
|
|
|
|
¶ψ |
|||||||||||||||||||||||
|
g |
22 |
g |
33 |
|
|
|
|
g |
|
g |
|
|
|
|
|
g g |
22 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
33 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
g11 |
|
|
|
¶x2 |
|
|
g22 |
|
|
|
¶x2 |
|
|
|
g33 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
g |
¶x1 |
|
|
|
|
|
¶x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
¶x3 |
|
|
|
|
¶x3 |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
43
ЛИТЕРАТУРА
1.Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т.1,2. М.: Наука. 1978.
2.Клоков В.В., Филатов Е.И., Насибулин В.Г. Механика сплошной среды. Методическая разработка практических занятий. Казань: Лаборатория оперативной полиграфии КГУ, 1987. – 45 с.
3.Мейз Дж. Теория и задачи механики сплошных сред. М.: «Мир», 1974. – 320 с.
4.Кильчевский Н.А. Основы тензорного исчисления с приложениями к механике. Киев: «Наукова думка», 1972. – 148 с.
5.Бабкин А.В., Селиванов В.В. Основы механики сплошных сред: Учебник для втузов. – 3- е изд. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 376 с. (Прикладная механика сплошных сред: В 3 т. / Науч. ред. В.В. Селиванов;
Т. 1).
6.Ильюшин А.А., Ломакин В.А., Шмаков А.П. Задачи и упражнения по механике сплошной среды. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. – 200 с.
7.Прокопьев В.П., Нустров В.С., Гасилов Г.Л. Механика сплошной среды в примерах и задачах. Учебное пособие. Свердловск: Изд-во Уральского гос.
ун-та, 1979. – 108 с.
8.Горшков А.Г., Рабинский Л.Н., Тарлаковский Д.В. Основы тензорного анализа и механика сплошной среды: Учебник для вузов. – М.: Наука, 2000. – 214 с.
9.Акивис М.А., Гольдберг В.В. Тензорное исчисление. – М.: Наука, 1969. – 352 с.
10.Коренев Г.В. Тензорное исчисление: Учебное пособие: Для вузов. – М.:
Изд-во МФТИ, 2000. – 240 с.
11.Денисова И.П. Введение в тензорное исчисление и его приложения. Учебное пособие. – 2- е изд., стер. – М.: Издательство УНЦ ДО, 2004. – 230 с.
12.Механика сплошных сред в задачах. Том 1: Теория и задачи. Под ред. М.Э. Эглит. – М.: «Московский Лицей», 1996. – 396 с.
44