Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Основы математической теории термовязкоупругости

..pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
13.32 Mб
Скачать

Максимальное

значение

со* при

действительных

р

есть

максимальное

значение со (*), т. е. согласно (18.4) значение со (^) при со' ($) =

0.

Обозна­

чим

максимальное

и минимальное

значения положительной

функции

со (I) через сотах, сот т . В случае

Пх =

сопз1, например,

это будут

 

 

 

 

 

 

1 - 2 у

 

 

 

 

1

 

П ( и

 

 

 

 

 

 

«>гаах -

®0 -

1 +

V

/4*

 

Ятах

-

^

 

П (0)

 

 

 

 

 

® т т ®0

д ^0)

 

 

 

Л т т =

1/к>о =

я (0),

 

 

 

(18.38)

где

Лщт есть

значение

К {1оо) в

конечный

момент

времени I = 1^, в

пределах которого рассматривается задача. Значит при

Р }> — 1/сотах и

Р

1 /сОщт

функция

ёНр)

не

имеет

полюса

р$,

т. е.

является це­

лой функцией р.

для функции

 

имеем

следующие сходящиеся

абсо­

Следовательно,

 

лютно и равномерно ряды при указываемых условиях:

 

 

 

 

 

 

1Р1

со,

 

 

=

 

Ро>* + (Р<о*)2 -

(Рсо*)3 4- • . •

 

 

 

 

 

 

 

 

*

Я*

 

/ Я*

\2

/

я*

\3

— • • •

 

(18.39;

 

 

®тШ

=

р

— ( “У

]

+ (

3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

так

как при этом в первом случае

|рсо*|

1 , а во втором — |я*/Р|

1.

 

Если |Р| заключен вне указанного в (18.39) интервала, т. е.

 

 

 

1/&>ппп

[Р| ^ 1/^о ^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(18.40)

то уравнение

(18.37)

может иметь действительный корень р$,

и функция

.*$

— полюс в точке р =

р$, т. е. будет иметь вид

 

 

 

 

 

 

 

 

ё1 (р)

= С-г/р - р $ +

С0 +

Ог (со*

-

а*) + С2 (со*

-

со;)2

+ ...

 

0~1 =

1/Рсор ,

С0 =

— соэ /2р (сор)2.

 

 

 

 

 

 

 

(18.41)

Индекс ф» означает, что

производные со*'(/?), со*"(р)

и

 

функция

со*(р)

берутся при р =

р$

и , конечно,

являются действительными числами.

 

На основании

(18.39)

восстанавливается

оригинал

функции §$ (г):

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0 = 1 — Рсо +

р2 (О0со

^ со (I — т) йсо (т)

 

 

 

 

 

(18.42)

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

поставленная в начале §

18 задача нахождения ори­

гинала функции /, представленной ее изображением (18.6), для рассмот­

ренных выше типов операторов

, т. е. когда они имеют вид

=

1Лп (сот + в п(я*)- +

Сп $;п]

(18.43)

и Ж* одно из основных ядер 1,

Е \ П*,

, Щ , решается обращениями

(18.15), (18.18),

(18.34), (18.39),

(18.42). Для этого

перепишем срп в виде

фп = оЛрп-1 = СО*пфо,

 

 

 

 

I

 

 

 

фп (*) =

«>оФп-1 00 + 5Фп-1 (* — т) 0)' (т) йх.

(18.44)

 

6

 

 

 

Обозначая оригиналы степеней со*п через соп (г)

 

 

 

©1 =

©*,

©2 =

(со*)2, . . . , ©п = (© Т

 

(18.45)

и записывая обращение уравнения в виде

 

 

 

'Ф* =

СОп/ =

(С0*)П/г

 

 

 

 

 

 

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

•Ф(г) =

 

 

с?/ (т)

 

 

(18.46)

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

и аналогично для я, получаем оригиналы степеней

 

 

 

СО

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

=

®(0,\ * '

<02(0~ \ / = й>о(0+и •

— Т)Л»(Т), . . .

 

 

1*- (\ 0/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

(0 =

«о^п-г (0 +

$ ®п-1 (* — Т) <*«> (Т)г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

Ях (^) = Я (г),

Я2 (0 = я0я + ^ я

— Т) б/я (т),. . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

Яп (0 =

 

 

(О +

\ Яп_х (* — т) йл (X).

 

(18.47)

Формулу для оригинала

$рп согласно

(18.39), (18.42)

записываем

в виде-

 

§Эп (0 =

1 — Рп©1 +

Рп©2 — РпИ3 + • • • = 1 + 2

(—Р)т ®т-

(18.48)

Мы выделим две часто встречающиеся в задачах функции

 

Вч* =

«Го (й

при

р -

1/2)

и & (& при

р = 2):

 

 

 

$7г (0 =

 

(0 =

1 “

© (0/2 + •. .

 

(18.49)

 

§2 (0

= 1 — 2со +

4

со0со -|- § со (2 — т)б/со (т). .

 

 

Оператор ЖЛ вида|

 

 

 

 

 

 

 

Ж0 =

Ж

2

М псоп -{- 5^яп +

Эпг

 

(18.50-)

имеет

оригинал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о ( 0 — 2

^ $ Л'* (* — т)й©п(т) Ь Вп$Ж (г — т)йя„(т) ч-

 

 

+

Сп \л г ({ — т)<1§рп (т)

 

 

(18.51)

и решение исходного уравнения (18.1) имеет вид (18.2). Подобное же ре­ шение задачи при. у* Ф 0 получается аналогичным путем, поскольку возможно разложение Жо по степеням у*, оригинал которого известен заранее и равен еП (г).

§19. Точные решения задач и метод аппроксимаций

Все трудности построения точных решений рассматриваемых задач линей­ ной теории сводятся только к обращениям решений в изображениях, рассмотренных в § 17, т. е. переходам к рригиналам.в (17.33), (17.34) с использованием при необходимости (17.32), (17.37). Краевых задач для дифференциальных уравнений с производными по координатам тела не возникает, так как предполагается известным решение соответствующих задач теории упругости. Координаты точек тела, его размеры, области приложения нагрузок, предполагаемые постоянными во времени, явля­ ются параметрами, зависимость от которых в изображениях остается точно такой же, как в задачах теории упругости.

Поэтому можно взять любую точку тела (практически интересны только некоторые расчетные точки) и рассмотреть в ней величину V типа пере­ мещения и величину а? типа напряжения, для которых имеем выраже­ ния, представляющие решение линейных задач теории упругости или строительной механики

V = Пу +

Ру + уФ»

 

Я -

2С17з + Р 8 + ЗаК7в<К

(19.1)

Здесь [/у,

С/з — однородные линейные функции или функционалы по ко­

ординатам заданных граничными условиями величин типа перемещения (т. е. размерность которых не содержит силу); Ру, Р8 — аналогичные функции заданных величин типа сил; Ту, Т8 — не зависят от заданных сил и перемещений. Все эти шесть типов функций зависят от координат, размеров и, что теперь для нас самое главное,— только от коэффициента Пуассона Vи от параметра у = Еп120 (в случае контакта тела с внешним упругим телом), но не от С и К, которые только явно указанным образом входят в (19.1) и другие аналогичные формулы в § 17.

Вопрос о зависимости решений задач теории упругости от упругих констант полностью ясен в смысле зависимости от модулей С и К в от­ дельности, что и выражено в (19.1), но в общем случае еще не решен в

отношении зависимости от коэффициента Пуассона.

задаче

Еще в работе

[29] установлена независимость Р8 от V в плоской

при заданных на

всей границе усилиях

= ©§ = 1/у — 0у =

0) для

односвязных областей, а также для многосвязных, если на каждом кон­ туре главный вектор и главный момент внешних сил равны нулю. Так, например, если Л" — одно из напряжений; V — одно из перемещений, то Р8 не зависят от V, а

Рг = Р у ----у р т Ру,

(19.2)

где Ру,

Ру не зависят от V. Переходя в (19.1) к изображениям решений

вязко-упругих задач, т. е., заменяя

1/2С —> П*, 3*у/(1 + V). —> 1 — со%

ЗП*со* =

Пх, получим для таких задач

 

= Р'3, V* - П* [Ру - (1 -

<0*)Рг1 = ГГ (Ру — Ру) + 1 и; IV .

 

 

(19.3),

Более полные исследования зависимости решений от коэффициента Пуас­ сона в плоских задачах даны в [30, 31], причем в работе [31] рассматри­ ваются контактные граничные условия. Пользуясь результатами § 18,,

находим точное решение таких плоских задач с помощью ядер П и ^

8 = Р8, Г = $Г1(*-т)[4Ру(т)-<Н >у(т)] +

^ п 1^ ^ х ) а р 'у ( х ) . (19.4)

о

о

Такой же результат получится во всех задачах с заданными на по­ верхностях тел силами, если напряжения не зависят от коэффициента Пуассона; итак, доказана следующая теорема.

Теорема 1. Напряжения упругого и термовязко-упругого тел совпада­ ют, перемещения получаются заменой нагрузок операторами ползучести (19.4). Доказательство очевидно из (17.33), (17.34), (17.32), (17.37).

Теорема 2. Если кривые сдвиговой и объемной ползучести данного те­ ла подобны, то решение задачи термовязко-упругости при заданных лю­ бых массовых силах и любых контактных граничных условиях 1-го и 2-го рода (§ 17) получается из решения задачи теории упругости заменой нагрузок и внешних заданных перемещений на соответствующие опера­ торы ползучести и релаксации. Если контактирующее тело вязко-упру­ го и его кривые сдвиговой и объемной ползучести подобны кривой пол­ зучести данного тела, теорема также верна.

По условию теоремы Пг (I) аП (2), следовательно, Пх = 1/йх =

аТГ = а/1Т, т. е. кривые релаксации также подобны. Кг (I) К (г)/а,

но /ГПх = Зсо* =-= а, следовательно, со* =со0 = а!3 = (1 —- 2*у)/(1 + V) — постоянна и г — мгновенный коэффициент Пуассона тела; в случае

контакта с другим телом по условию Еп = агК и, следовательно, Е*п =

==Ох/Г,т. е. у* = П*ЕП = ах = у постоянно и равно отношению мгновен­ ного Еп к К (0) = 20. Таким образом, в уравнениях (19.1), имеющих вид в изображениях

V* =

11у + П*Ру +

а Ту Г ,

 

Я* =

В*<7*8 + Р*8 +

ЗаВ[Т*8

(19.5)

функции [Г, Р* содержат, причем линейно, только изображения нагру­ зок и заданных перемещений, а коэффициент Пуассона V и у в них, как и в постоянны (т. е. Т* = Г). Следовательно, оригиналами (19.5)

6УДУТ

I

 

 

V — IIу + (хТу'д' + ^ П {I — т) с1Ру (т),

 

о

I

 

I

 

8 = Р8 + \ Н { 1 - х)Ш 8 (т) + За Тв

т) (т).

(19.6)

О

о

 

Понятно, что при переменных во времени нагрузках и задаваемых пере­ мещениях Р, С/, д будут функциями времени и в (19.6) под интегралами сто­ ят их дифференциалы по времени в момент т. Теорема доказана: «внеш­ ние нагрузки» Цу, Р$, не содержащие множителями упругих констант С, К в (19.1), сохраняются в (19.6), а содержащие множителями модули 1/20,

.20 и К, заменились операторами с ядрами П, К и Дг.

Приведенные, теоремы и формулы (19.4), (19.6) дают простые точные решения большого числа практических задач. В примерах нет особой необходимости, так как монографии, учебники, справочники содержат

'много формул для максимальных напряжений, моментов, перерезываю­ щих сил, перемещений, деформаций, кривизн, углов поворотов, которые легко переписываются в виде (19.1), и, значит, для вязко-упругих тел в виде (19.6). Если нагрузки (Р8, Ру) прикладываются мгновенно и ос­

таются затем постоянными и перемещения ({/у, Из) и нагрев

('& = Т

Т0) — также, то (19.6) переписывается в виде

 

V =

[7у + а Ту# + П (1)Ру,

 

3 =

Р8 + ЗаТЕЯ1 (*)«■ + Л (0% ,

(19.7)

т. е. в (19.1) просто происходит замена модулей на ядра П, Я, Яг.

Теорема 3. Общее решение задачи термовязко-упругости при произ­ вольных допустимых граничных условиях, налагаемых на перемещения на границе, включая постоянные 1-го рода (и 2-го рода, если контакти­

рующее тело вязко-упруго и Еп = сгВ*), для тел, являющихся упруго несжимаемыми (К = оо), имеет вид

I

V = Г/у + аТ°у® + ^ П (« — х) ЛРу (т),

О

I

 

I

 

 

5 = Р% + 1я(г-т)<Ш%(х) + аТ § $Да( « - т)М (т),

(19.8)

О

 

о

 

 

где Vу, Ту, Ру, Р%,

Из получаются

как предел

соответствующих

вели­

чин в (19.1) при V

х/2 (о)0->0),

а

 

 

 

 

)-■/.•

 

<19-9)

Существование последнего предела

следует из

того, что в § 17 через Т$

обозначается фго)*, получающаяся непосредственно при решении задачи. Допустимые условия на перемещение означают, что общее увеличение объема тела должно равняться свободному температурному его расшире­ нию. Тогда (19.8) получаются в предположениях предыдущей теоремы, если в (19.6) заменить Яг (2) = К (2)/За)0 и перейти к пределу оо0 —> 0.

Однако в общем случае и во многих практически важных задачах ус­ ловия приведенных теорем не выполняются. В полимерах, например, ча­ сто совсем отсутствует объемная ползучесть, и потому Ях (I) — 1/П^ (2) — = К есть постоянный модуль объемного сжатия; следовательно, оо* — (1 —

— 2V*)/(1 + V*) = /Г/ЗК есть оператор, а со {I) — с точностью до множителя 1/ЗК — ядро сдвиговой релаксации (18.4).

Если контактирующее тело (в случае контактного граничного усло­ вия 2-го рода) также упруго, то у* = Еп11*, т. е. у (г)— с точностью до множителя есть ядро сдвиговой ползучести (18.5). Следовательно,

ш(*)=

п (*)’

г =р*и (*) = ж - я (*).

(0я - зки (О,

 

 

 

(19.10)

т. е. не выполнено условие второй теоремы, если только нельзя вообще пренебречь упругим изменением объема и считать Еп равным нулю.

В общем случае решения задач термовязко-упругости рассматривае­ мого типа получаются методом аппроксимаций: решения в изображениях

.(19.5) получаются из решений задач упругости (19.1) заменой 1/2О —> Я*,

2С -> К*, К —> V = (1 — со*)/(2 + со*) и входящих в них линейновнешних сил и перемещений такими же величинами со звездочками. Ут­

верждается, что функции [/, Р, 0 ,

входящие

в (19.1), представимы (точ­

но или в качестве

аппроксимации)

многочленами или

рядами по степе­

ням со0 и у, т. е. имеют следующий

заданный

вид:

 

 

^ к

2

+ В п

+ 1 +

3((^пу)СОо )

(19.11)

где \УК — (11к , Р к , Т к ) — одна из указанных

в этих

скобках

букв, а

индекс «К »

(V, 8). При этомРп(Кту) ф 0 только

при у =^= 0 (контакт 2-га

рода); коэффициенты А П(к ЮуВ-щкуп, В щ к ю — известные

линейные функ­

ции (функционалы по координатам) от внешних сил для (К]У) = (УР)Г (8Р), от заданных перемещений и температуры '0' для (К\У) = (VI7), (817) и не зависят от внешних сил, перемещений и температуры 'О* для (К\У) -- (УТ), (8Т). Решение задачи термовязко-упругости в изобра­ жениях (19.5) определяется следующими значениями входящих в нега

функций \У*К = ((/*, Рк, тк ):

где

п(хи7)(°п +

к п + СП(к\у) &п(кю) г

(19.12)

 

 

 

со; (ю т,

я ; = (©*)-" =

( л т ,

 

*

1

 

(19.13)

Ъ%(КИ0=

1 + рО Т )со* ,

 

 

 

а коэффициенты А П(к\у)1- ' получаются из А П(кю (19.11) простой заменой внешних сил и перемещений — их изображениями (т. е. простым при­ писыванием звездочек внешним силам и заданным на границе пере­ мещениям). После этого изображение решений задач вязко-упругости

(19.5) составляется из

шести

слагаемых типа

где ТУ* =

(П*, Е*г

# 1). Оригиналы

выражений ЛТ*\УК теперь

находятся

методами, указан­

ными в § 18 с помощью функций со (I), я (I),

$$ (2). Для последних слагае­

мых в (19.5), пропорциональных?7^, например, коэффициенты

4 , В, С в

изображениях и в оригиналах одинаковы

 

 

 

А п(кт)=

АщКт),

Вп(кт) = ВП(Кт),

 

 

 

СП(кт) = СП(КТ)ч

К = (Р, а^).

 

 

(19.14)

Обозначим входящие в правые части (19.5) слагаемые

 

V* = У у

+ У р +

Ра,

 

 

 

 

(19.15)

где

 

+

Яр +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ру =

и*у,

Р р =

П'Ру,

VI = а Т*у#\

 

 

 

8*у =

Л

 

8р = Р'8,

81 = ЗаПтгТ*8Ъ\

 

(19.16)

Решение задач вязко-упругости

имеет вид

 

 

 

У = Уу + УР +

Р*, .V -

8 у + 8 Р + 8*,

 

(19.17)

и нам остается найти входящие здесь оригиналы функций (19.16). Д ля

IУк

= у,

8 Р) находим

оригиналы

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

(Уу, *5’р) =

У?к = 2 К 03*- (* “ т) ^п(*ио (*) +

 

 

 

 

 

1"«Л

 

 

 

 

 

 

 

X

0

 

 

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

^ П

— Т) <ЛВп(КЮ (т ) +

^§П(КЮ (I — т) <1Сп(КЮ (Т)*

 

 

 

о

 

 

 

о

(19.18)

Д ля

остальных четырех вводим дополнительные обозначения

 

 

х

 

 

 

 

X

 

 

 

^ ГТ(I х) в.АП}(ур) (т) =

АП[уР),

^ II

х) (1Вп{у Р) (т) =

Вп^уР),

 

о

 

 

 

 

о

 

(19.19)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

х

 

 

 

^ П (* — т) ЗСП(ур) (т) =

Сп(уР);

\Л(1 — х) йАп{зи) (т) =

А п(ЗП),

 

о

 

 

 

 

о

 

 

 

X

 

 

 

 

X

 

 

 

\ в

(I — х)д.ВП(ЗХ]){х)= #п(8пь

^/?(2 — т) ^СП(зс7) (х) = СП(8С7);

 

о

 

 

 

 

о

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

^ В г(? — т) йО (т) = 'З’(^)

о

и находим в соответствии с (19.16) и (19.12)

 

 

X

X

 

Ур = 2

[^ЮЛ(* — т)йЯ„(ур)(т) + ^яп(* —т) Й-®«(^Р)('Г) +

 

 

х

о

о

 

 

 

 

 

+

^§П(УР) (I ” ■Т) ЗСп(УР) (т) "] ,

 

 

о

X

X

 

 

 

 

$ у = 2

[5 Юл ^ Т)

(т) + § л п {I — т) (1Вп{3и) (X) -I-

 

 

X

0

о

 

 

 

 

 

 

^^п(8Г7)

^П(ЗП) (Т)1 »

 

 

О

X

X

 

 

 

 

У& =

а 2

[л п (ут)

— т) ^'0 (т) + ^п(ут) ^ яп (^ —*т) ^

(^) +

 

 

О

о

 

 

 

X

 

 

+

СП(УТ)^8П(УТ)(* — т)^ 1Э'( т)]1

(19.20)

 

 

о

 

 

 

 

*

X

 

8& =

За ^ ^п (зт) ^

(^ — тО ^ (т^) "Ь ^п(зт)^ (^ — т) ^

(т) ~Ь

+ С п (8 Т ) ^ п (8 Т ) (* — Т ) Й О ( Т ) ] .

О

Таким образом, задача решена с помощью функции со (I), л (I) и § 5 (^ч

Возможность представления изображения решения в виде (19.5), (19.12) вытекает из ограниченности со* при преобразованиях Лапласа с действительным параметром р , так как при этом, очевидно,

0 < Фтт ^ Ю ^ ^тах?

(19.21)

где пределы определены (18.38).

При у — 0, т. е. в основных задачах и контактных с граничными усло­ виями 1-го рода в (19.12) все Вп будут равны нулю, а Сп можно положить равными нулю согласно (18.39) при условии | Рсо01<С 1* Но последнее нецелесообразно, если представление §$ (I) линейной функцией (о (I), т. е. двумя первыми слагаемыми в (18.42), является недостаточно точным, так как функция (I) предполагается известной [35].

§ 20. Сличай рациональных зависимостей решения (19.1) от коэффициента Пуассона

В основных задачах теории упругости решения являются рациональ­ ными функциями коэффициента Пуассона [32], причем встречаются сле­ дующие комбинации:

 

 

1 — соо

 

1 — 2V

 

 

1

 

п

2

 

 

2 +

(Оо

^ ~ 1 + V

Л'° ~~ СОо

^ 1/2 ~ 2 + 0)0 *

2ц — 2С = ЗКсо0,

Е = 9К

=

9К (1 -

ф

,

 

^ = К

- А

|А=К (1-< в0),

^ =

4 - (1-Юо).

(20.1>

- г -=

 

-

4>,

1 - =

2 Т ^ - =

3(!

- ф

,

 

1

_

1

(2л0 + 1),

1 — У1*_

1

1

1 +

2(0о

Лр

/_4

Е

~

 

 

Е

ЗК.

соо

2 -|- соо

\3

В абсолютном большинстве других задач [33] (включая задачи с кон­ тактными граничными условиями [34]) коэффициенты IV = (С/, Р, 0) в (19.1) также являются рациональными функциями коэффициента Пуас­ сона, и сами решения (19.1) при у = 0 (иногда и при у =/= 0) могут быть записаны или аппроксимированы формулами

V = у ° + ы°у 1+ "о7 -, + 2 т + т & ^ 1

(20.2)

5 =5° + +Яо‘5-1+ 2 Т+р”8СОо’

где ©о = (1 — 2у)/(1 + V), я 0 = 1/щ, Рпу, Рп§ — числа, а все коэффициен­ ты V и ^ являются линейными функциями внешних сил, заданных пере­ мещений и температуры '0'. Тогда решение задач вязко-упругости сразу записывается в виде сверток

 

 

I

 

I

Ш (*) =

+

^(0(* - т)

(т) +

(* т) <ИУ.Х(т) +

 

л

о

 

о

 

 

 

 

+ 2

(

*

(т),

 

 

о

 

 

 

где IV = (V, *5). Если все внешние заданные параметры (нагрузки, пе­ ремещения, температура) при I = 0 прикладываются мгновенно и затем остаются постоянными во времени, то из (20.3) получаем

ТУ (*) = И'о + СО(О + Я ({) I V (0 (2 0 -4 ) ■

Для тел, не обладающих объемной релаксацией, т. е. при Е 1 = 1/Пх =

= К = сопз1, из (18.4), (18.5) имеем

 

(О(г) = Н (0/ЗЛГ,

 

я (0 =

3XII (0.

(20.5)-

Функция ^

(г), являющаяся оригиналом оператора

 

_

1

_

ЗК

_

ЗКП*

(20.6)

1 + р ш *

~

ЗК +

рЛ* — (З + ЗКГР ’

 

либо раз и навсегда построена для данного материала в виде серии гра­ фиков на основании (18.42) или (18.34), либо найдена экспериментально [35, 36]. В последнем случае следует произвести испытания на релакса­ цию последовательно соединенного образца материала и идеальной пру­

жины или параллельного

их соединения на ползучесть (рис. 17). Пусть

в первом случае (а) длина пружины

12, ее жесткость /с, сила

=

к12г2;

образец

тела

длины

сечения Р с

характеристиками К

(2),

П {I).

Перемещение конца

 

 

 

 

 

 

и

=

1^1

^2^2 =

^ !к

 

 

 

 

(20.7)-

моя^ет быть

 

задано произвольно.

При

простом

растяжении образца и

напряжении

 

аг =

(?1Р и

о = с^/З,

0 =

о1К =

ах/ЗК его удлинение

находится из

уравнения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

8Х-

4 - 0 =

^ П (I -

т) (ааг -

4 - ^ .

 

 

(20.8),

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

Внося гг

в

(20.7),

находим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

(*-т)й<?( т),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭР К к и

6 К ^ 1

 

 

 

(20.9)-

'

~

Л — ЭК/' + Их

 

 

 

 

 

 

 

Изображение (20.9) имеет вид 0* =

/* —

отсюда

 

 

е*=<?Г/*,

1-Д д Г -

 

 

 

 

(20.10).

Решение (20.9) относительно () теперь имеет вид

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

<2 = ^ 0 } Ц~х)<1/(х).

 

 

 

 

(20.11)

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

(<)

0о(0 _ ЭЯГ/Ч-Ых Л

 

 

 

 

(20.12).

 

Э/’АГ&ио

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ш / т / т

Ри с . 17.

Экспериментальное определение ядер ед(*) для тел, не обладающих объемной релаксацией

Р и с . 18.

Экспериментальное определение ядер (I) при (5 < у 2

т. е., измеряя релаксационную силу (?0 (*)» строим функцию С (I) для нескольких пружин к различной жесткости. Но для О* имеем

г *_

зк

_ ,

а

зкп*

,

з/ш*

 

зк + зкш*

 

 

зк + гхкп*

~ 1

зк/к + зкт

 

 

 

 

 

 

(20.13)

Сравнивая (20.13) с (20.6) и подбирая параметр К и жесткость к из усло­ вия

%= ЗДГ/р,

 

 

 

 

(20.14)

получаем изображение и оригинал

 

 

 

 

Й =

1 -

^3 ( 0 = 1 -

(0,

 

 

(20.15)

т. е. задача

решена, по данному р функция

(I) построена по измерению

релаксации

силы (?0. Условие (20.14) выбора жесткости пружины, соот­

ветствующей данному р, на основании (20.9) перепишем в виде

 

к11 = -ЩГ=Т’

Р > х/2,

 

 

 

(20.16)

что пригодно для р >

0,5. При р —> 0,5, к1г --»• оо,

X —»■ 6ЛГ и из

(20.8),

«(20. 10)

 

 

 

 

 

 

(') =

= ж ! г = тяг

<<>,

I

= « " '•

<20-17>

<где Дг .(2) — кривая релаксации образца при простом растяжении, кото­ рую в практике чаще всего и находят; действительно, уравнение (20.11)

имеет вид

I

с= ^ Нг (I — т)с?е.

о

Таким образом, для оператора

^ *

1

2 _ 6К

/оп а о\

 

Т + а ? ! ?

~Т+о/ — '6КГ+Л1'

(2У.18)

оригинал