DRGANIA. PRĘ TÓW O LINIOWO ZMIENNEJ WYSOKOŚ CI POPRZECZNEGO

Podobne dokumenty
ECHANIKA METODA ELEMENTÓW DRZEGOWYCH W WTBRANTCH ZAGADNIENIACH ANALIZT I OPTYMALIZACJI OKŁADOW ODKSZTAŁCALNYCH NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ

OPTYMALNE KSZTAŁTOWANIE BELKI NA PODŁOŻU SPRĘ Ż YSTY M Z UWZGLĘ DNIENIEM OGRANICZEŃ NAPRĘ ŻŃ MACIEJ MAKOWSKI, GWIDON SZEFER (KRAKÓW) 1.

ANDRZEJ MŁOTKOWSKI (ŁÓDŹ)

WYZNACZANIE ZMIAN STAŁYCH SPRĘ Ż YSTOŚI CMATERIAŁU WYSTĘ PUJĄ CYC H GRUBOŚ CI MODELU GIPSOWEGO. JÓZEF W R A N i к (GLIWICE) 1.

CAŁKA RÓWNANIA RÓŻ NICZKOWEGO CZĄ STKOWEGO ROZWIĄ ZUJĄ CEG O WALCOWE. 1. Wstęp

STATYKA POWŁOKI WALCOWEJ ZAMKNIĘ TEJ PRACUJĄ CEJ W STANIE ZGIĘ CIOWYM. 1. Wstęp

WYTRZYMAŁOŚĆ STALOWYCH PRĘ TÓW Z KARBEM PRZY ROZCIĄ W PODWYŻ SZONYCH TEMPERATURACH KAROL T U R S K I (WARSZAWA) 1. Wstęp

GRANICZNA MOC DWUFAZOWEGO TERMOSYFONU RUROWEGO ZE WZGLĘ DU NA KRYTERIUM ODRYWANIA KONDENSATU BOGUMIŁ BIENIASZ (RZESZÓW) Oznaczenia

WPŁYW WARUNKÓW ZRZUTU NA RUCH ZASOBNIKA W POBLIŻU NOSICIELA I PARAMETRY UPADKU. 1. Wstęp

UGIĘ CIE OSIOWO SYMETRYCZNE PŁYTY REISSNERA O ZMIENNEJ GRUBOŚ CI ANDRZEJ G A W Ę C KI (POZNAŃ) 1. Wstęp

DRGANIA GRUBOŚ CIENNEJ RURY PRZY WEWNĘ TRZNYM I ZEWNĘ TRZNYM PRZEPŁYWIE CIECZY (WARSZAWA) Waż niejsze oznaczenia

NOŚ NOŚ Ć GRANICZNA ROZCIĄ GANYCH PRĘ TÓW Z KARBAMI KĄ TOWYMI O DOWOLNYCH WYMIARACH CZĘ Ś CI NAD KARBAMI. 1. Wprowadzenie

CZONE ODKSZTAŁCENIA SPRĘ Ż YSTEG O KLINA I STOŻ KA

IN ŻYNIE R IA S R O D O W IS K A

INWERSYJNA METODA BADANIA MODELI ELASTOOPTYCZNYCH Z WIĘ ZAMI SZTYWNYMI ROMAN DOROSZKIEWICZ, JERZY LIETZ, BOGDAN MICHALSKI (WARSZAWA)

JERZY MARYNIAK, MARWAN LOSTAN (WARSZAWA)

WPŁYW CZĘ STOTLIWOŚ I CWIBRACJI NA PROCES WIBROPEŁZANIA 1 ) ANATOLIUSZ JAKOWLUK (BIAŁYSTOK) 1. Wstęp

NUMERYCZNA ANALIZA PRZEPŁYWU MHD W KANALE Z NIESYMETRYCZNYM ROZSZERZENIEM. 1. Wstęp

NUMERYCZNE OBLICZANIE KRZYWOLINIOWYCH Ś CIEŻ K E RÓWNOWAGI DLA JEDNOWYMIAROWYCH UKŁADÓW SPRĘ Ż YSTYC H

STATECZNOŚĆ POWŁOKI CYLINDRYCZNEJ Z OBWODOWYM ZAŁOMEM PRZY Ś CISKANIU OSIOWYM. 1. Wprowadzenie

JERZY MARYNIAK, WACŁAW MIERZEJEWSKI, JÓZEF KRUTUL. 1. Wstęp

с Ь аё ффсе о оýои р а п

ITERACYJNA METODA WYZNACZANIA CZĘ STOŚ I C DRGAŃ WŁASNYCH I AMPLITUD BOHDAN KOWALCZYK, TADEUSZ RATAJCZAK (GDAŃ SK) 1. Uwagi ogólne

OPTYMALIZACJA PARAMETRYCZNA UKŁADÓW DYNAMICZNYCH O NIECIĄ GŁYCH CHARAKTERYSTYKACH. 1. Wstęp

MACIERZOWY ZAPIS NIELINIOWYCH RÓWNAŃ RUCHU GENEROWANYCH FORMALIZMEM LAGRANGE'A ZDOBYSŁAW G O R A J (WARSZAWA) 1. Wprowadzenie

OPTYMALNE KSZTAŁTOWANIE PRĘ TA Ś CISKANEGO PRZY DUŻ YCH UGIĘ CIACH METODĄ PROGRAMOWANIA DYNAMICZNEGO*) 1. Wstęp

NUMERYCZNE ROZWIĄ ZANIE ZAGADNIENIA STATECZNOŚ CI ORTOTROPOWEJ PŁYTY PIERŚ CIENIOWEJ*' 1. Wstęp

ELEKTRYCZNY UKŁAD ANALOGOWY DLA GEOMETRYCZNIE NIELINIOWYCH ZAGADNIEŃ PŁYT O DOWOLNEJ GEOMETRII MIECZYSŁAW JANOWSKI, HENRYK К О P E С К I (RZESZÓW)

ZREDUKOWANE LINIOWE RÓWNANIA POWŁOK O WOLNO ZMIENNYCH KRZYWIZNACH. 1. Wstęp

Znaki alfabetu białoruskiego Znaki alfabetu polskiego

Fonetyka kaszubska na tle fonetyki słowiańskiej

ZDERZENIE W UKŁADZIE O WIELU STOPNIACH. 1. Wstęp

STAN SPRĘ Ż YSTO PLASTYCZNY I PEŁZANIE GEOMETRYCZNIE NIELINIOWEJ POWŁOKI STOŻ KOWEJ HENRYK К О P E С К I (RZESZÓW) 1. Wstę p

ANALIZA UKŁADU W1BRO UDERZENIOWEGO Z NIELINIOWA CHARAKTERYSTYKĄ SPRĘ Ż YST Ą ZBIGNIEW WIŚ NIEWSKI (GDAŃ SK) Wykaz waż niejszych oznaczeń

O SFORMUŁOWANIU I POPRAWNOŚ CI PEWNEJ KLASY ZADAŃ Z NIELINIOWEJ DYNAMIKI LIN ROZCIĄ GLIWYCH ANDRZEJ BLINOWSKI (WARSZAWA) 1.

PEWIEN SPOSÓB ROZWIĄ ZANIA STATYCZNYCH ZAGADNIEŃ LINIOWEJ NIESYMETRYCZNEJ SPRĘ Ż YSTOŚI JANUSZ D Y S Z L E W ICZ (WARSZAWA) 1.

PŁYTY PROSTOKĄ TNE O JEDNOKIERUNKOWO ZMIENNEJ SZTYWNOŚ CI

O pewnym zagadnieniu F. Leji dotyczącym sumowania kierunkowego macierzy

па ре по па па Ьо е Те

DOŚ WIADCZALNA ANALIZA EFEKTU PAMIĘ CI MATERIAŁU PODDANEGO PLASTYCZNEMU ODKSZTAŁCENIU*) JÓZEF MlASTKOWSKI (WARSZAWA) 1. Wstęp

Drgania poprzeczne belki numeryczna analiza modalna za pomocą Metody Elementów Skończonych dr inż. Piotr Lichota mgr inż.

WSPÓŁRZĘ DNE NORMALNE W ANALIZIE REZONANSÓW GŁÓWNYCH NIELINIOWYCH UKŁADÓW DRGAJĄ CYCH O WIELU STOPNIACH SWOBODY

W pracy rozpatrzymy osobliwość naprę żń e siłowych i naprę żń e momentowych w półprzestrzeni. ): Xi ^ 0, co < x 2

ŁOŻ YSKA WIEŃ COWEGO TERESA GIBCZYŃ SKA, MICHAŁ Ż YCZKOWSKI (KRAKÓW) 1. Wstęp

ANALIZA OBROTU POWIERZCHNI PŁYNIĘ CIA Z UWZGLĘ DNIENIEM PAMIĘ CI MATERIAŁU. 1. Wstęp

UPROSZCZONA ANALIZA STATECZNOŚ CI BOCZNEJ SZYBOWCA HOLOWANEGO NA LINIE JERZY M A R Y N I А К (WARSZAWA) Waż niejsze oznaczenia

KRZYSZTOF G R Y s A (POZNAŃ)

HYDROMAGNETYCZNY PRZEPŁYW CIECZY LEPKIEJ W SZCZELINIE MIĘ DZY WIRUJĄ CYMI POWIERZCHNIAMI OBROTOWYMI EDWARD WALICKI (BYDGOSZCZ) Wstęp

STATECZNOŚĆ BOCZNA SAMOLOTU I DRGANIA LOTEK Z UWZGLĘ DNIENIEM ODKSZTAŁCALNOŚ CI GIĘ TNEJ SKRZYDEŁ I SPRĘ Ż YSTOŚI CUKŁADU STEROWANIA

WPŁYW SZCZELINY PROSTOPADŁEJ DO BRZEGU NA ROZKŁAD NACISKÓW I STAN NAPRĘ Ż Ń E W KONTAKCIE. Wstęp

IDEALNIE SPRĘ Ż YSTO PLASTYCZN A TARCZA O PROFILU HIPERBOLICZNYM. 1. Wstęp

polska ludowa tom Vll PAŃSTWOWE WYDAWNICTWO NAUKOWE

ZAŃ KINEMATYCZNIE DOPUSZCZALNYCH DLA ZAGADNIENIA NAPORU Ś CIAN O RÓŻ NYCH KSZTAŁTACH* WiESLAw\ TRĄ MPCZYŃ SK I. 1. Wstęp

DRGANIA CIĘ GNA W PŁASZCZYŹ NIE ZWISU Z UWZGLĘ DNIENIEM JEGO SZTYWNOŚ CI NA ZGINANIE JÓZEF NIZIOŁ, ALICJA PIENIĄ Ż EK (KRAKÓW) 1.

OBLICZANIE CHARAKTERYSTYKI DYNAMICZNEJ KONSTRUKCJI PŁYTOWO SPRĘ Ż YNOWE J ZA POMOCĄ METODY SZTYWNYCH ELEMENTÓW SKOŃ CZONYCH* > 1.

WYZNACZENIE STANU NAPRĘ Ż ENI A W OSIOWO SYMETRYCZNYM POŁĄ CZENIU KLEJONYM OBCIĄ Ż ONY M MOMENTEM SKRĘ CAJĄ CY M

ROCZNIKI BIESZCZADZKIE 22 (2014) str wskazówki dla autorów

DYNAMICZNE BADANIA WŁASNOŚ CI MECHANICZNYCH POLIAMIDU TARLON X A. 1. Wstę p

OBSZAR KONTAKTU SZTYWNEJ KULI Z PÓŁPRZESTRZENIĄ LEPKOSPRĘ Ż YST Ą JADWIGA HALAUNBRENNER I BRONISŁAW LECHOWICZ (KRAKÓW) 1.

Wyświetlacze tekstowe jednokolorowe

PROGRAM ZAJĘĆ POZALEKCYJNYCH

ZAMKNIĘ TE ROZWIĄ ZANIE PROBLEMU PROPAGACJI NIESTACJONARNEJ PŁASKIEJ FALI UDERZENIOWEJ W SUCHYM GRUNCIE PIASZCZYSTYM. 1. Wstęp

0 WYZNACZANIU NAPRĘ ŻŃ ECIEPLNYCH WYWOŁANYCH RUCHOMYMI OBCIĄ TERMICZNYMI. Oznaczenia

NIELINIOWE DRGANIA ELASTYCZNIE POSADOWIONYCH SILNIKÓW TŁOKOWYCH PRZY SZEROKOPASMOWYCH WYMUSZENIACH STOCHASTYCZNYCH JANUSZ K O L E N D A (GDAŃ SK)

NIEJEDNORODNOŚĆ PLASTYCZNA STOPU PA2 W PROCESIE. 1, Wprowadzenie

Oferta ważna od r.

SKOŃ CZONE ODKSZTAŁCENIA WIOTKICH OBROTOWO SYMETRYCZNYCH POWŁOK PRZY UWZGLĘ DNIENIU KINEMATYCZNEGO WZMOCNIENIA MATERIAŁU JÓZEF W I L K (KRAKÓW)

SPRAWOZDANIE Z DZIAŁALNOŚ CI POLSKIEGO TOWARZYSTWA MECHANIKI TEORETYCZNEJ I STOSOWANEJ ZA I KWARTAŁ 1976 ROKU

Metoda Różnic Skończonych (MRS)

WYŚWIETLACZE TEKSTOWE 15 KOLOROWE

PODSTAWY MECHANIKI CIAŁ DYSKRETYZOWANYCH CZESŁAW WOŹ NIAK (WARSZAWA) 1. Ciała dyskretyzowane

1. Organizowanie regularnych zebrań naukowych w Oddziałach PTMTS

~г в +t *( ' (p ' w^'

Wyświetlacze tekstowe jednokolorowe SERIA B

WPŁYW POZIOMU NAPRĘ Ż ENI A I WSPÓŁCZYNNIKA NAPRĘ Ż ENI A NA PROCES WIBROPEŁZ ANI A') 1. Wstęp

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

O OPERATOROWYM PODEJŚ CIU DO FORMUŁOWANIA ZASAD WARIACYJNYCH DLA OŚ RODKÓW PLASTYCZNYCH. 1. Wstęp

DYNAMIKA PŁASKIEJ WIĄ ZKI PRZEWODÓW PRZY PRĄ DACH ZWARCIOWYCH MARIA RADWAŃ SKA, ZENON WASZCZYSZYN (KRAKÓW) 1. Uwagi wstę pne, założ enia i oznaczenia

MACIERZ SZTYWNOŚ CI ELEMENTU ZGINANEJ PŁYTY

Ш Ш *Ш &>\vdi;fclbi>!«> У TEORETYCZNA ii.stosowana fiuncq i 4, 15 (1977)

Wyświetlacze tekstowe jednokolorowe

OPTYMALIZACJA POŁOŻ ENIA PODPÓR BELKI SZTYWNO- PLASTYCZNEJ OBCIĄ Ż ONEJ IMPULSEM PRĘ DKOŚ CI. 1, Wstę p

BADANIE TEORETYCZNE WŁASNOŚ CI DYNAMICZNYCH LOTU OBIEKTÓW ZRZUCANYCH Z SAMOLOTU

O PEWNEJ METODZIE WYZNACZANIA KRYTERIUM ZNISZCZENIA POLIMERÓW. 1. Wprowadzenie

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 5

LESZEK JARECKI (WARSZAWA)

JAN GRABACKI, GWIDON SZEFER (KRAKÓW) 1. Wstęp

NA POZIOMIE B1 TEST PRZYK 0 9ADOWY. Za ca 0 0y egzamin mo 0 4esz uzyska punkt w

Mechanika i Budowa Maszyn

OPTYiMALNE KSZTAŁTOWANIE NIERÓWNOMIERNIE NAGRZANYCH TARCZ WIRUJĄ Z UWAGI NA NOŚ NOŚĆ SPRĘ Ż YST Ą I GRANICZNĄ

WYBOCZENIE UDERZENIOWE PRĘ TA O DUŻ EJ SMUKŁOŚ CI RYSZARD G R Y В O Ś (GLIWICE) 1. Sformułowanie problemu i cel pracy

Ruch w potencjale U(r)=-α/r. Zagadnienie Keplera Przybli Ŝ enie małych drgań. Wykład 7 i 8

Wyświetlacze tekstowe 15-kolorowe

Podstawy Automatyki. Wykład 5 - stabilność liniowych układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

DOŚ WIADCZALNA ANALIZA DRGAŃ WŁASNYCH EDWARD MACIĄG (KRAKÓW) 1. Wstęp

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

STATECZNOŚĆ BOCZNA W CZASIE DOBIEGU LĄ DUJĄ CEG O SAMOLOTU SPORTOWEGO ZDOBYSŁAW GORAJ, JERZY MARYNIAK, ZBIGNIEW PATURSKI, MARIA ZŁOĆ К A (WARSZAWA)

А а Б б В в Г г Д д Е е Ё ё. Ж ж З з И и Й й К к Л л М м. Н н О о П п Р р С с Т т У у Ф ф Х х Ц ц Ч ч Ш ш Щ щ ъ. ы ь Э э Ю ю Я я - -

DRGANIA WŁASNE RAM OBLICZANIE CZĘSTOŚCI KOŁOWYCH DRGAŃ WŁASNYCH

przyrostem naprę ż eń, а А ц и stanowi macierz funkcji materiałowych, którą wyznacza się doś wiadczalnie, przy czym

Transkrypt:

MECHANIKA TEORETYCZNA I STOSOWANA 2/3, 21 (1983) DRGANIA. PRĘ TÓW O LINIOWO ZMIENNEJ WYSOKOŚ CI POPRZECZNEGO PRZEKROJU EDWARD J. K R Y N I C K I Departament of Civil Engineering University of Manitoba STANISŁAW M A T Y S I A K Uniwersytet Warszawski czasowo Department of Civil Engineering University of Manitoba 1. Wstęp W projektowaniu konstrukcji inż ynierskich spotykamy się z ustrojami złoż onymi z elementów o zmiennych przekrojach poprzecznych. Najczę ś cie j jednak mamy do czynienia z konstrukcjami, których wymiary przekrojów poprzecznych elementów zmieniają się liniowo w płaszczyź nie rysunku, natomiast drugi wymiar jest stały. Celowe staje się więc opracowanie odpowiednich wzorów umoż liwiają cyc h łatwe wykonanie obliczeń dynamicznych tych ustrojów. Wprawdzie współczesna technika komputerowa pozwala rozwią zywać geometrycznie skomplikowane elementy konstrukcyjne to jednak znajomość wzorów transformacyjnych ułatwia budowę kanonicznych układów równań. Jedną z metod, która ma szerokie zastosowanie w rozwią zywaniu zagadnień dynamicznych ustrojów prę towych (belek cią głych, ram, łuków, itp.,) jest metoda przemieszczeń. Zastosowanie jej do rozwią zywania układów o stałych przekrojach poprzecznych jest znane, wystarczy wymienić obszerne monografie St. BŁASZKOWIAKA i Zb. KACZKOW SKIEGO [1] oraz W. NOWACKIEGO [2]. W przypadku prę tów o zmiennych przekrojach poprzecznych znane jest rozwią zanie ś cisłe drgań klinowej belki wspornikowej podane przez E. CRANCHA i A. ADLERA [3], przy czym całka ogólna równania opisują cego to zagadnienie wyraż ona jest za pomocą funkcji Bessela. Zagadnienie drgań belki swobodnie podpartej o liniowo zmiennej wysokoś ci zbadane zostało w pracy [4] przez zastosowanie metody Ritza. W rozprawie tej uzyskano przy uż yciu szeregów Fouriera formalnie rozwią zanie ś cisłe.. W pracach [5], [6] wyprowadzono wzory transformacyjne metody przemieszczeń, umoż liwiająe c rozwią zania zagadnień drgań poprzecznych, podłuż nych i skrę tnych ustrojów sprę ż ystyc h złoż onych z prę tów prostych pełnych, których wymiary przekrojów po

418 E. J. KRYNICKI, S. MATYSIAK przecznych zmieniają się liniowo tylko w płaszczyź nie zginania natomiast grubość prę ta jest stała. Wyprowadzone wzory w wymienionych wyż ej pracach nie pozwalają jednak rozwią zywać ustrojów przestrzennych z braku odpowiednich wyraż eń na drgania poprzeczne prę ta w kierunku prostopadłym do płaszczyzny zginania. Praca [7] zawiera wzory transformacyjne dla prę ta o liniowo zmiennych obu wyiniarach przekroju. Interesują ce wyniki zawiera praca [8] w której rozpatrzono drgania prę tów o bardziej skomplikowanej geometrii. W niniejszej pracy zajmujemy się zagadnieniami drgań poprzecznych prę ta w kierunku osi stałego wymiaru prę ta. Rozważ ania ograniczamy do drgań harmonicznych, które opisane są przez amplitudę spełniają cą równanie róż niczkowe zwyczajne liniowe o zmiennych współczynnikach. Rozwią zanie ogólne tego równania daje się przedstawić jedynie w postaci szeregów potę gowych, otrzymane więc w pracy wyniki stanowią formalnie dokładne a w praktyce przybliż one rozwią zanie analityczne stawianego problemu i pozwalają na łatwe otrzymanie rozwią zań dla przykładów liczbowych. Wyprowadzone w tej pracy wzory wraz z wynikami podanymi w pracach [5], [6] mogą służ yć do wyznaczenia drgań wymuszonych i własnych oraz sił przekrojowych belek cią głych, ram płaskich i przestrzennych, rusztów, ram załamanych w planie, i.t.d. Podane rozwią zania mogą mieć również zastosowanie w przypadku ram fundamentowych ram podpierają cych stropy obcią ż on e maszynami, konstrukcji wsporczych pod urzą dzenia wentylacyjne, silniki, itp., w konstrukcjach mostowych oraz w wielu innych konstrukcjach inż ynierskich a szczególnie przemysłowych. 2. Drgania poprzeczne prę ta Rozważ ymy pręt prosty o stałej szerokoś ci przekroju poprzecznego q oraz o wysokoś ci zmiennej liniowo wzdłuż osi prę ta (rys. 1) opisanej wzorem: gdzie: (2.1) 1, (2.2) s = -Y l' Rys. 1

DRGANIA PRĘ TÓW 419 Symbolami hi,h k oznaczono tu wysokoś ci przekrojów podporowych. Zmienność pola A ( ) przekroju poprzecznego prę ta wyraża się nastę pują co : gdzie: Atf) = AJjitS '/«* ), (2.3) A s = (2.4) Zmienność momentu bezwładnoś ci 7( ) przekroju poprzecznego prę ta przy drganiach Poprzecznych w kierunku osi у (rys. 1), tj. prostopadle do rysunku ma postać: Ż ( ) = 7^,1' /^), (2.5) gdzie: «h=fii\ (2.6) Stałe //,. /i k wystę pująe c we wzorach (2.3), (2.5) mają postać (2.2) lub, co jest równoważ ne Symbole A,, A k, Ii, I k oznaczają pola oraz momenty bezwładnoś ci przekrojów podporowych "'=У х.' (2 7). A i = h i q, A k = h k q, I t = ', 4 = ^ ' ( 2-8 ) Równanie róż niczkowe opisują ce drgania własne poprzeczne prę ta o zmiennej sztywnoś ci zginania ma postać: JL [E/d) i ^ ] *<«>1* 8 2 % ± = 0, (2.9) gdzie E/( ) oznacza sztywność zginania prę ta, QA(Ę )oznacza masę prę ta na jednostkę długoś ci. Uwzglę dniając wzory (2.3) i (2.5), równanie (2.9) moż emy zapisać w postaci ^ Л ф А, 0. ' (2.Ш ) Dalej rozważ ania nasze ograniczymy do drgań harmonicznych. Po rozdzieleniu zmiennych otrzymujemy nastę pująe c równanie róż niczkowe opisują ce amplitudę 1,iv/-t4_ t\ ni/«i A\ gdzie zaś о ) oznacza ką tową czę stość drgań.

420 E. J. KRYNICKI, S. MATYSIAK Wprowadzając oznaczenia równanie (2.11) moż na zapisać w nastę pują ce j postaci = a,,ui fi k = b, (2.13) ^^ н <^Щ у т (1) {т )'^ (214) 3. Rozwią zanie równania (2.14) Równanie (2.14) jest równaniem róż niczkowym zwyczajnym liniowym jednorodnym rzę du czwartego o zmiennych współczynnikach, przy czym (ponieważ a > b > 0), współczynniki te są funkcjami cią głymi dla e<0, 1>. Podstawiając do równania (2.14) zmienną г / daną wzorem >j = a bs, (3.1) oraz przyjmując dostajemy yol) = y(s) (3.2) Г Ш ^У 1 \П )А ^) ^г ~У (п )= О (3.3) Równanie (3.3) zostało rozpatrzone w pracy [9], gdzie autor zastosował metodę zmiennej zespolonej dla otrzymania rozwią zania przybliż onego. Wykorzystamy teraz bardziej klasyczną metodę, mianowicie poszukiwać bę dziemy rozwią zań szczególnych równania (3.3) w postaci szeregu potę gowego [10]: 00 K V) = 2 c k V' k, (3.4). fc = 0 gdzie / jest nieznanym parametrem, który trzeba okreś lić wraz ze współczynnikami c k podstawiając (3.4) do równania (3.3). Prowadzi to do nastę pują ceg o równania algebraicznego i c 0r (r 1) 2 0 2)jr 4 c 1 (rl)r 2 (/ l>r 3 c 2(r 2) (r 1)V " 2 c >(r3) (r 2) 2 (r 1) rf~ 1 00 2 cw 4 (' 4 /c)(/ 3 /c) 2 (r 2 /c) Ż?c,}^ '' = 0, (3.5) gdzie

DRGANIA PRĘ TÓW 421 Równanie (3.5) powinno być spełnione toż samoś ciowo a zatem współczynniki przy dowolnej potę dze щ powinny być równe zeru. Przyjmujemy, że oraz. c\ = c* = c 3 = 0 ' (3.7), (, l) 2 (r 2) = 0, (3.8) co daje / = 0, r = 1. r = 2. Z równania (3.5) wynika ponadto, że jeś li spełnione są (3.7) i (3.8) to c k4 (r 4 k)(r 3 k) 2 (r 2 k) Bc k = 0.., (3.9) Podstawiając л = 0 do (3.4) i (3.9) otrzymujemy jedno z rozwią zań równania (3.3) w postaci: szczególnych OO У М ) = \ 2«*nV 4 " (З.Ю ) П = 1 gdzie dla nen mamy «4 = [J [ 4( _ 4] [4(/i / ) 3] 2 [4(/i /) r 2] ' (3.11) /=1 O 0 = 1 > a *nl = fl 4n2 = й 4л 3 = 0 d o Dwa nastę pne rozwią zania szczególne otrzymujemy podstawiając r = 1 oraz / =2 (3.4) i (3.9). Dają się one zapisać nastę pują co : gdzie: Ь а " 11 [4(н i) 5] [4(H i) 4] 2 [4(/i i) 3] ' (3.13) oraz bo = I 04 И 1 = K a2 = />4 з = 0. u e N. Ш = 'r(ll^'4,'/ 4 "). (3.14) gdzie C 4n fi" / / [4(и Г 4(н /) () 6][4( 0 5] 2 [4(и /) 4] " (3.15) /= 1 N C 0 = 1 I C 4n1 = ''4)12 = C 4fl3 = 1; II E N. Ponieważ r = 1 jest pierwiastkiem podwójnym równania (3.8), czwartego rozwią zania 20 Mech. Tcoret i Stos. 2 3/83

422 E..1. KRYNICKI, S. MATYSIAK szczególnego poszukujemy w postaci [10]: Y*(l)= 1»(9).Ц Ч 24Л ', 1, (3.16) 11 = 0 gdzie Y 2 (rj) dane jest wzorem (3.12). Podstawiając (3.16) do równania (3.3) otrzymujemy wzory okreś lająe c współczynniki d 00 4,1 32w ł l ~ 1 l i i (40 2 (4/l)(4/ l) ~ 1 2и (4й 1)(4и 1) i' = 2 dla n> 1 oraz (3.17) Z (3.17) i (3.16) wynika, że di, = [7Г ''411 2 d 4n3 0. K*(fo) ^(^Inv ^^r/ 4^', (3.18) Hm 1 gdzie </ 4 są okreś lone wzorem (3.17). Podsumowują c, otrzymaliś my cztery rozwią zania szczególne K;(/y) równania (3.3). Moż na sprawdzić, że są one liniowo niezależ ne, zatem rozwią zanie ogólne równania (3.3) moż emy przedstawić w postaci 4 Ш «2" (3.19) gdzie Ci, i = 1, 2, 3, 4 są dowolnymi stałymi zaś У, dane są wzorami (3.10), (3.12), (3.14) oraz (3.18). Stałe C, moż na wyznaczyć z warunków brzegowych. Rozwią zanie ogólne równania (2.14) dostajemy podstawiając do (3.19) zmienną n daną we wzorze (3.1) i uwzglę dniając (3.2). 4. Warunki brzegowe i wzory transformacyjne Rozpatrzymy nastę pująe c warunki brzegowe KO) y t, y'(f>) = Up ts KO = У т /(1) = %, gdzie у i, y k, l(pi, lcp k są stałymi oznaczają cymi amplitudy przemieszczeń liniowych i ką towych. Ponieważ wygodniej jest operować funkcją y(rj) więc wykorzystując oznaczenia (3.1) i (3.2) moż emy warunki brzegowe (4.1) zapisać w postaci.\ dy ( } l = Г Vi. dv U a ~ ( 4 2 )

DRGANIA PRĘ TÓW 4:з Podstawiając rozwią zanie ogólne (3.19) do warunków brzegowych (4.2) otrzymujemy układ czterech równań algebraicznych liniowych okreś lają cyc h nieznane stałe C b i = = 1. 2, 3, 4: 4 2c t Y t (a) = у u 4 V C t Y t (fl b) = yi, У с,ш t ] = a Vi, (4.3) EL drj tj ma b <pk Znając stałe C, mamy na podstawie wzoru (3.19) funkcję y(n) a uwzglę dniając (3.1) i (3.2) otrzymujemy y(ł). Warunki brzegowe (4.1) mają charakter ogólny, pozwalają również znaleźć rozwią zanie zagadnienia gdy dane są na koń cach prę ta momenty zginają ce lub siły poprzeczne poprzez rozwią zanie odpowiedniego układu równań algebraicznych. Momenty zginają ce i siły poprzeczne w koń cach prę ta wyraż ają się wzorami [5] (rys. 2): Rys. 2 P dc 2 ' EKJ) d 2 l 2 di 2 d Г Г Щ EZ(f) d 2 y(c) II IdS I / L / 2 ~ rf 2 JU o* _d_\ 1 /.. ) d 2 y(c)]\ T u = ldł ' l 2 2 Щ h.y (4.4)

424 E. J. KRYNICKI, S. MATYSIAK Zastę pując f przez q zaś v( ) przez j(^) oraz uwzglę dniając (2.5), (2.2) oraz (2.13) to wzory (4.4) moż na zapisać nastę pująo c M ik = l 2 dr, 2 E/ s (a b) rf41 Ta = E/r 3, UjPy <Py] / [ dr, 3 2 1 dr, 3 J EJ> 3 d^y_ 2V< / 3 di, 3 >l = a b Jeś li dane warunki brzegowe wyraż ają momenty zginają ce i siły poprzeczne lub są typu mieszanego to moż na otrzymać rozwią zanie stosując (3.19), gdzie C, spełniają układ równań (4.3), przyjmując y t, y k, lq> t, lq> k jako nieznane, które trzeba wyznaczyć z zadanych warunków brzegowych i wzorów (4.5). Z układu równań (4.3) wynika, że stałe C f są w postaci kombinacji liniowych wartoś ci przemieszczeń liniowych i ką towych danych na brzegu prę ta, czyli C = a^yi a^yka^lyta^lpk, gdzie a m, n, m = 1, 2, 3, 4 są stałymi. Z powyż szego wniosku oraz na podstawie (3.19) i (4.5) wynika, że siły poprzeczne i momenty zginają ce są również kombinacjami liniowymi wartoś ci у {, y k, l<p t, oraz l<p k. (4.5) 5. Rozwią zanie przybliż one Ograniczymy teraz rozważ ania do podania rozwią zania przybliż onego oraz, odpowiadają cym temu rozwią zaniu, wzorów transformacyjnych. Współczynniki o 4, b 4n, с Л п oraz d Ą n wystę pująe c we wzorach (3.15), (3.11), (3.13) i (3.17) podaje nastę pująa c tabela Tabela I 11 1 2 3 «4» ~72 2 200064 3 50400^0064 64. "240 2 967680 3 65280 967680 " 2 3 600 3888000 82232 3888000 US \\ 3 287 Bi 1 1 1 1 2 7 2400 9696800 252 967680 20592 2400 858 1

DRGANIA PRĘ TÓW 435 Dalej, mając na celu zilustrowanie wyników podanych w rozdziale 4 pracy, ograniczamy Щ do nastę pują cyc h przybliż eń dla У,(?у) (wykorzystujemy wzory (3.10), (3.12), (3.14) i (3.18)): 72 240 "Ж (5.1) Dokładność rozwią zania przybliż onego moż na poprawić biorąc w rozwią zaniach szczególnych wię cej wyrazów szeregów opisują cych Yfy). Współczynniki a 4, b An, c 4, </ 4n dość szybko maleją do zera. Wprowadzając oznaczenia fu = «1 4 «4 ' 7 2, Z" =./ 12 Я «< 2 v v ~ " ^240 /J ** ' А з = ^з (я) Я а 2 б оо fl6 ' ^ / и = Д й ( а ^ а 5 ) 1 п «2 ^ й 5, / 21 = Y^a b) * l A.(a b)\ J22 = Y 2 (a b) Х а Ь ~(а Ь У, Ы = Y 3 (a b) Я (а Ъ У ~ (a bf, fz* = У А о Ь ) * [a b ^(c bą \ % (a b) ~fo '{a bf fi 1 =» a 3. / 32 = i Я 1 J o а 4, «r;!,= 18 drj \ n = a 48 (5.2) я»? = 100 734 5 dr)

426 E. J. KRYNICKI, S. MATYSIAK /42 = dy 2 drj n = a b * 1 48 ( FL FC ) 4. /43 = dy 3 dr\ «2(a fo) (a fo) 5, 4 = o fc IW (5.2) [cd.] /44 = dy A drj >l= a moż emy układ równań (4.3) zapisać nastę pująo c ь у 1 п (а Ь )\ ш (а Ь )\ EfjmCm Ć f,./=1,2,3,4, (5.3) gdzie gi = У и 8г = У k> gi (5.4) Stosując rozwią zanie przybliż one (5.1) moż emy wyrazić wzory transformacyjne (4.5) w postaci E/ S afo 2 Г, в. ' L в A Г, ^ «з 1 п в ^_ в з E/ s.fo 2 (a fo) {с, ^ (fl fo) 2 C\ A (a fo) 3 C 3 [2 20 («for] C 4 [^ («fo) 3 ln(«fo) J 0 («fo) 3 ]}, fo E/ S afo 3 Г, ' Г = ~ M ł k ~ C,ya C 2 4"«2 С 3 5 а 3 (5.5) C 4 ( f«2 2.na 2^ f l )], /(a fo) E/ s fo 3 (a fo) I CV~ (o fo) C 2 " («fo) 2 / 3 J 4 С, («fo) 2 C 4 1(0 6)4.(0 *) ^ ( Rozwią zując teraz układ równań (5.3) moż emy wyznaczyć C k a nastę pnie podstawiając je do (3.19) (gdzie Y t są dane wzorami (5.1)) oraz do (5.5) otrzymamy poszukiwane rozwią zanie. W przypadku drgań własnych, przyjmują c, że pręt jest sztywno zamocowany, co oznacza przyję cie na brzegach zerowych przemieszczeń liniowych y t y k = O oraz zerowych przemieszczeń ką towych l(p t = lę k = O, układ równań (5.3) staje się układem równań

DRGANIA PRĘ TÓW 427 liniowych jednorodnych i posiada niezerowe rozwią zanie gdy det [/}, ] = 0 (5.6) Równanie (5.6) jest równaniem na czę stość drgań własnych co wchodzą cą do niego poprzez wartość (wzory (2.12) i (3.6)). Podstawiając przybliż one wartoś ci /}, dane wzorami (5.2) do (5.6) otrzymujemy równanie algebraiczne stopnia czwartego na niewiadomą 1 moż na je rozwią zać numerycznie. Zastosowanie podanych wyż ej rozwią zań przybliż onych zilustrujemy na przykładach liczbowych. Przykład I: Znajdziemy czę stość drgań własnych dla prę ta o nastę pują cyc h danych / = 4,00 m, q = 1,20 m, h t = 2,40 m, h k = 1,20 m. Q = 2400 kg/m 3, E = 23 10 3 MPa. (5.7) Stosując wzory (2.2), (2.7), (2.8), (2.13) i (5.7) otrzymujemy a = 1,4142, b = 0,7071 (5.8) nastę pnie, podstawiając (5.8) do wzorów (5.2) i rozwią zując równanie (5.6) dostajemy = 19,5291 (5.9) co daje, na podstawie (3.6) i (2.12) czę stość drgań własnych dla rozpatrywanego przypadku co = 209,44 s 1. (5.10) Przykład 2: Rozpatrzymy teraz drgania wymuszone prę ta o wymiarach podanych we wzorze (5.7) przyjmując czę stość obcią żń e wymuszają cych co = 314,16 s 1, (5.11) co odpowiada 3000 drgań /min. Na podstawie wzorów (2.12) i (3.6) mamy dla tego przypadku B= 43,94, (5.12) Wstę pnie, podstawiając (5.12) i (5.8) do wzorów (5.2) otrzymujemy liczbowe wartoś ci współczynników j) m dla układu równań (5.3). Podajemy je w postaci macierzy: gdzie 3,4409 2,4498 2,5857 0,8231" 1,1525 0,7394 0,5090 0,2571 6,9039 4,6614 5,3138 2,4955 L0,8629 1,2288 1,4919 0,5691 (5.13) Rozwią zanie układu równań (5.3) moż emy zapisać w postaci F = UjJ (5.14) C, = 13,8822^ 9,7928^ 4,5955 j <p, 4,3511 l cp k. (5.15)

428 E. j. KRYNICKI, S. MATYSIAK C 2 = 106,2118^ 76,6061^ 36,7801 [ b, 26,9438 j ml, Ь (5.15) C, = 98,1271.r, 70,2163j A 34,2566 f /. 1 23,4296± Ц, C 4 = 48,9577>, 33,5132л 17,3563 V, 11,5984 j ' <p k. Na podstawie wzorów (3.2), (3.1), (3.19), (5.1). (5.8) i (5.12) moż emy przedstawić amplitudę drgań у (С )w postaci y(c) = C 1 [l0,6103(l,4142 0,7071f) 4 ] C 2 [U4l42 0,70711 0,1831(1,4142 0,7071 Ł) 5 ] C 3 [(1,4142 0,7071Ł) 2 0,0732( 1,4142 0,7071 $ 6 ] C 4 {[ 1,4142 0,7071Ł 0,1831(l,4142 0,7071f) 5 ]ln(l,4142 0,7071Ł) 0,0045(1,4142 0,7071Ł) 5 }, (5.16) gdzie Ci są dane wzorami (5.15). Podstawiając parametry charakteryzują ce pręt (5.7) oraz wzory (5.15) do (5.5), otrzymujemy nastę pująą c postać wzorów transformacyjnych: M ik I 0,0216 E I 17,7047j' ( 15,4154y k 7,7320 ~ jj,. 5.1135^ ^), (Nm). M ki = 0,0108 E I83,8750.V, i29,61my k 63,7763~<p t 45,6078 r>*js (Nm), ^- o,2269>', 0,0687л 3,1495 L tf t 0,1443 Ł, Sil = у (1,6989л 0,4542y k 0,5842 ^ ^ 0,4381 ij^jfcj. gdzie E = 23 x 10 s MPa, / = 4,00 m, y t, y k są amplitudami przemieszczeń liniowych zaś lepi, lq> k są amplitudami przemieszczeń ką towych na koń cach prę ta. Literatura cytowana» tekś cie 1. S. BLASZKOWIAK, Z. KACZKOWSKI, Metoda Grossa, PWN, Warszawa, 1959. 2. W. NOWACKI, Dynamika budowli, Arkady, Warszawa, 1961. 3. E. CRANCH, A. ADLER, Journ. Appl. Mech., ASME, 23, 1, 1956. 4. E. KRYNICKI, Z. MAZURKIEWICZ, Journ. Appl. Mech., ASME, 29, 9, 1962. 5. E. KRYNICKI, Arch. Inż. Lą d., 12, 1, 1966. 6. E. KRYNICKI, Arch. Inż. Lą d., 12, 3, 1966.

DRGANIA PRĘ TÓW 429 I J. GOLFC, Arch. Inż. Lą d., 26, 2, 1980. 8 D. O. BANKS, G. J. KUROWSKI, Journ, Appl. Mech., ASME, 44, 3, 1977. 9. D. E. NEYEL, 77ie general solution of a wedge on an elastic foundation, CRREL Research Reporl 227, Nov., 1968. 1 M. COLOMB, M. SHANKS, Elements of ordinary differential equations, Mc Graw Hill Company, 1965. P a 3 ю M e К О Л Е Г >А НЯ И С Т Е Р Ж Н Й Е С Л И Н Е Й О Н П Е Р Е М Е Н НЙ О Ы С О Т Й О П О П Е Р Е Ч Н О Г С Е Ч Е Н Я И Р а з м р а б ое т р а с с м о т ро езна д а у ч к о л е б а й н ип р я м ых с т е р ж нй ес п о с т о я нй н то о л щ еы р п о п е р е ч х н сы е ч е нй и и з м е н я ю я т лс и н е йо нв п л о с к о и с ти з г и б. ар а с с у ж до е нг а р м п о п е р е ч е н ык о л е б а я н ис т е р ж л у ч е о н о б щ н ое р е ш е р е ш е не и д ля а м е не иу р а в н е я н иа м я н в н а п р а в л еи н пи о с т о я н но о рг а з м и н, о йк о т о р х ы о н и ч ее с к и еа р п о п е р е ч но о сге ч е н и. яп о п л и т а у в д в и де с т е п е н но о рг я д а, а в д а л ь н е й ш м пе р и б л и ж п л и т а у ди т р а н с ф о р м а ц и х о нф но ыр м у. лп о л у ч е н е н ыр е з у л ь ты а ти л и ю в а но д в у мя ч и с л е н н и ы мп р и м е р а : м в и п е р в м о н а й д ео н ч а с т оу т с о б с т в е н х н кы о л е б а н, и вйо в т о р ом р а с с м о т ро е вн ы н у ж д е н е н ык о л е б а н. и я е н с т и р о Summary VIBRATIONS BARS WITH LINEARLY VARIABLE CROSS SECTIONAL HEIGHT The paper deals with problems of vibrations of straight bars with constant width. The height varies linearly in the plane of bending. We consider harmonic transverse vibrations of the bar in the direction of the constant dimension. A general solution of the amplitude equation is obtained in the form of the Power series. From this an approximate solution is determined for the amplitude and slope deflection equations. The obtained results are illustrated by two examples. In the first the natural frequency is determined while in the second forced vibrations are obtained. Praca została złoż ona w Redakcji dnia 25 maja 1982 roku