Моделирование динамической потери устойчивости стержня при сжатии с постоянной скоростью — различия между версиями
(→Решение) |
(→Численное решение) |
||
(не показано 5 промежуточных версий этого же участника) | |||
Строка 10: | Строка 10: | ||
==Постановка задачи== | ==Постановка задачи== | ||
− | [[File:Практика.jpg|350px|thumb|right|Рис.1]]Рассматривалась простая одномерная модель, которая отражает основные физические характеристики стержня, подвергающегося сжатию с постоянной скоростью | + | [[File:Практика.jpg|350px|thumb|right|Рис.1 Простейшая модель для динамического прогиба стержня при постоянной скорости сжатия.]]Рассматривалась простая одномерная модель, которая отражает основные физические характеристики стержня, подвергающегося сжатию с постоянной скоростью. |
− | == | + | Стержень моделируется с помощью частицы, двух линейных пружин, одной угловой и двух подвижных опор. Частица массой m расположена посередине между двумя линейных пружинами жёсткостью С1. Жёсткость угловой пружины С2. Опоры движутся навстречу друг другу с постоянной скоростью V.(Рис.1) Главной задача исследования данной модели является поиск уравнения движения частицы m и его численное решение. Считалось, что у частицы 1 степень свободы, зависящая от перемещения по вертикали, перемещение по горизонтали не учитывается. |
+ | |||
+ | ==Уравнение движения == | ||
Для поиска уравнения движения частицы была найдена её потенциальная и киническая энергия, далее было использовано уравнение Лагранжа II рода. Было получено следующее дифференциальное уравнение 2 порядка, описывающее колебания частицы m. | Для поиска уравнения движения частицы была найдена её потенциальная и киническая энергия, далее было использовано уравнение Лагранжа II рода. Было получено следующее дифференциальное уравнение 2 порядка, описывающее колебания частицы m. | ||
[[File:89.png|700px|center|Рис.2]] | [[File:89.png|700px|center|Рис.2]] | ||
− | с2 – жёсткость угловой пружины | + | * с2 – жёсткость угловой пружины |
+ | |||
+ | * с1 – жёсткость линейных пружин | ||
+ | |||
+ | * V – cкорость подвижных опор | ||
+ | |||
+ | * a – начальная длина пружины | ||
+ | |||
+ | * t – время | ||
+ | |||
+ | * m – масса частицы | ||
+ | |||
+ | ==Численное решение == | ||
+ | |||
+ | Для поиска численного решения полученного дифференциального уравнения движения был использован метод Эйлера.Результаты можно видеть на графике зависимости перемещения частицы вдоль вертикальной оси от времени.X - координата частицы по вертикальной оси,t - время. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | На графике мы видим колебания системы около центрального положения равновесия (x=0), а при достижении критической силы в определенный момент времени можно заметить быстрое возрастание прогиба - происходит потеря устойчивости. | ||
+ | |||
+ | [[File:1222.jpg|700px|center]] | ||
− | + | График взят при следующих параметрах : | |
− | V | + | * m = 10(масса частицы) |
+ | * c1 = 1(жесткость линейной пружины) | ||
+ | * c2 = 0.0001(жёсткость угловой пружины) | ||
+ | * a = 70(начальное расстояние между опорами) | ||
+ | * x0 = 10(начальные условия) | ||
+ | * V = 0.001(скорость) | ||
− | a | + | ==Список литературы== |
+ | *Kuzkin V.A., Dannert M.M.: Dynamic buckling of a column under constant speed compression. Acta Mech (2016) 227:1645-1652. | ||
− | + | == См. также == | |
− | + | *[[Кафедра "Теоретическая механика"]] | |
+ | *[[Курсовые работы по ВМДС: 2018-2019]] | ||
+ | *[[Введение в механику дискретных сред]] |
Текущая версия на 12:06, 24 января 2019
Курсовые работы 2018-2019 учебного года > Моделирование динамической потери устойчивости стержня при сжатии с постоянной скоростьюКурсовой проект по Механике дискретных сред
Исполнитель: Лосева Татьяна
Группа: 43604/1
Семестр: осень 2018
Содержание
Постановка задачи[править]
Рассматривалась простая одномерная модель, которая отражает основные физические характеристики стержня, подвергающегося сжатию с постоянной скоростью.Стержень моделируется с помощью частицы, двух линейных пружин, одной угловой и двух подвижных опор. Частица массой m расположена посередине между двумя линейных пружинами жёсткостью С1. Жёсткость угловой пружины С2. Опоры движутся навстречу друг другу с постоянной скоростью V.(Рис.1) Главной задача исследования данной модели является поиск уравнения движения частицы m и его численное решение. Считалось, что у частицы 1 степень свободы, зависящая от перемещения по вертикали, перемещение по горизонтали не учитывается.
Уравнение движения[править]
Для поиска уравнения движения частицы была найдена её потенциальная и киническая энергия, далее было использовано уравнение Лагранжа II рода. Было получено следующее дифференциальное уравнение 2 порядка, описывающее колебания частицы m.
- с2 – жёсткость угловой пружины
- с1 – жёсткость линейных пружин
- V – cкорость подвижных опор
- a – начальная длина пружины
- t – время
- m – масса частицы
Численное решение[править]
Для поиска численного решения полученного дифференциального уравнения движения был использован метод Эйлера.Результаты можно видеть на графике зависимости перемещения частицы вдоль вертикальной оси от времени.X - координата частицы по вертикальной оси,t - время.
На графике мы видим колебания системы около центрального положения равновесия (x=0), а при достижении критической силы в определенный момент времени можно заметить быстрое возрастание прогиба - происходит потеря устойчивости.
График взят при следующих параметрах :
- m = 10(масса частицы)
- c1 = 1(жесткость линейной пружины)
- c2 = 0.0001(жёсткость угловой пружины)
- a = 70(начальное расстояние между опорами)
- x0 = 10(начальные условия)
- V = 0.001(скорость)
Список литературы[править]
- Kuzkin V.A., Dannert M.M.: Dynamic buckling of a column under constant speed compression. Acta Mech (2016) 227:1645-1652.