Materiallar
iga teng boMadi. OAB uchburchagining yuzi esa tebranish chogMdagi siste
Download 78.98 Kb. Pdf ko'rish
|
iga teng boMadi. OAB uchburchagining yuzi esa tebranish chogMdagi siste maning potensial energiyasi P ga tengdir. Quyidagi nisbat: energiyaning yutilish koeffitsient deb ataladi. Cheksiz qisqa vaqt dt mobaynida energiyaning yutilishi dP, T vaqt ichida esa olgan keyin sistemani dastlabki ho- (12.28) boMadi. Bundan n+l kelib chiqadi. ekanligini hisobga olsak, S va ^ tajriba yoMi bilan aniqlanadigan miqdorlar. 302 Misol. 12.9-rasm, a da ko'rsatilgan balkaning o'rtasiga o'rnatilgan dvigatelning vazni Q= 4 kN. Uzunligi 3 m bo 'Igan po ‘lat balka 12-nomerli go 'shtavrdan yasalgan. Balkaning xususiy og ‘irligini hisobga olmay, tebran ish takrorligi va davri aniqlansin. Yechish. Dvigatel ogMrligidan balka o ‘rtasida hosil boMadigan solqilik л , - 2 '’ 4 8 Е / Tebranish takrorligi co = Tebranish davri 9.81 -48-2,1 -10 -350-10' 4 -3 J 2 л 2-3,14 =56,6 с T = со 56,6 Bir minutdagi tebranishlar soni = 0,11c. /7 = — = 545.5 T 12.6. Erkinlik darajasi bitta bo‘lgan sistem alarning m ajburiy tebranishlari (qarshilik kuchlari hisobga olinm agan hoi) Oldingi paragrafda sistemaning erkin tebranishlarini ko‘rib o‘tgan edik, unda butun tebranish jarayonida sistemaga tashqi (uyg‘otuvchi) kuchlar ta’siri etmasligi qayd etilgandi (tebranish boshidagi ta’siri bundan mustasno). Mazkur paragrafda erkinlik darajasi birga teng boMgan sistemaiarga vaqtning o'tishi bilan o'zgarib boruvchi kuchlar ta’sirini ko‘rib chiqamiz. Bunday kuchlar uyg'otuvchi kuchlar, ular ta’siridagi tebranishlar esa majburiy tebran ishlar deb ataladi. 12.10-rasmda majburiy tebranishlarning ikkita xili tasvirlangan. Ularning birida (12.10-rasm, a) m massaning tebranishi uyg‘otuvchi tashqi kuch P (t) ta’sirida, ikkin- chisida esa (12.10-rasm, b) tayanchning 12.10-rasm. Bir massali siste- qo‘zg‘alishi natijasida hosil boMadi. Majburiy maning majburiy tebranishlari. P(t) I -W — » tebranish m asalalarida tebranishning amplitudasini aniqlash asosiy vazifa hisoblanadi, chunki tebranayotgan inshootda hosil boMadigan kuchlanishlar ana shu amplitudalarga bogMiqdir. Majburiy tebranishlarning umumiy tenglamasi va uning yechimi Erkinlik darajasi birga teng boMgan sistemaga P = P (t) uyg‘otuvchi kuch ta ’siri etayapti deb faraz qilaylik ( 1 2 . 1 1 -rasm). Vaqtning t lahzasida massaga ta ’sir etuvchi kuchlar shaklda k o ‘rsatiIgan. Bu hoi uchun harakat tenglamasi quyidagicha boMadi: ~c(y + y sl) + m g + Pi t ) = m y . с Agar m g =cyst v a со - — m ekanlgini hisobga olsak, majburiy tebranishning asosiy tenglamasi ■ » Pit) y + CO':V = — (12. 30) m ko‘rinishni oladi. OgMrlik mg va statik reaksiya cys, e ’tiborga olinmagan taqdirda ham, y a’ni kuch va ko‘chishlar sistema ning statik muvozanat holatidan boshlab hisoblanganida ham xuddi ana shu natijaga kelgan boMur edik. Bir jinsli boMmagan (12.30) tenglamaning yechimini ikki: 1) erkin teb ranish tenglamasining (bir jinsli tenglama) integrali va 2 ) berilgan tengla- ma (12.30) ning biror xususiy integrali yigMndisi ko‘rinishida izlash zarur. Har bir konkret hoi uchun tenglamaning o ‘ng tomoniga mos xususiy yechim tanlash o ‘rniga, ixtiyoriy d o im iyla rn i variatsiyalash usulidan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Bu usulning afzalligi shundan iboratki, shu yoM bi lan uyg‘otuvchi kuch istalgan qonun bo‘yicha o‘zgarganda, tegishli yechimga ega boMamiz. Bu usulga ko‘ra (12.30) tenglamaning xususiy yechimi у = С, sin&tf + C, coscot. (12,31) ko‘rinishda izlanadi. Biroq bu holda C, va C2ning qiymatlari doimiy emas, balki o ‘zgaruvchi deb qaralishi kerak. Shunday qilib, у (t) funksiyasini aniq lash masalasi C, (t) va C 2 (t) funksiyalarini aniqlash masalasi bilan almash- tiriladi. Ixtiyorim izda faqat birgina (12,30) tenglama boMganligi sababli C(Y+YS1) С, (t) va C2 (t) funksiyalarini yana bir ixtiyoriy tenglama bilan bogMaymiz. Buning uchun (12.31) dan vaqt bo‘yicha hosila olamiz. ў - Cxco cos cot — C2co sin cot + C, sin cot + C2 cos cot hamda C, (t) va C2 (t) ni quydagi ifoda bilan bogMaymiz: C \ S i x \ C D t + C 2 c o s a > t = 0. (12.32) u holda yuqoridagi tezlikni aniqlash tenglamasi birmuncha soddalashadi: ў = C,cocos cot + C2 Tezlanishni topamiz: у = -C^co1 sin cot - C^co1 cos cot + Cxco cos cot - C2cosin cot. (12.33) (12.31) va (12.33) ifodalarni (12.30) tenglamaga qo'yib, C, coscot + С2s\n cot = —— P{t) (12 34) mco ni hosil qiiamiz. (12.32) va (12.33) tenglamalardan quyidagi hosilalami aniqiaymiz: C, = —!—/»(/) cos cot-, C, = — — P(t)smcot. mco ' mco Bularni integrallab: 1 1 C, = ---- f P{T)coscordr + B{ mco J о j ' C2 = ----- f P{ t ) sin со rd r + B2 (12.35) ni topamiz. Bu yerda B, va B2boshlangMch shartlarga bogMiq boMgan doimiy sonlardir. Integrallash jarayonida o ‘zgarib boruvchi vaqtni 0 dan t gacha, inte grating o‘zgaTias deb qaraluvchi, yuqori chegarasi t dan farq qilish uchun г deb belgilash qabul qilingan. (12.35) ifodani (12.31) tenglamaga qo‘yib, berilgan (12.30) tenglama ning umumiy integraliga ega boMamiz: 1 mco sintyrj P ( t ) cos cord т + coscot j P(T)smcoTdT о о +Bt sin cot + B2 cos cot. sin cot va cos«y/ni integral ostiga kiritib ixchamlashtirsak, masalaning umu miy yechimi kelib chiqadi: Bundan hosila olib, tezlik tenglamasiga ega boMamiz: J 1 ў = Btcocos cot - B2cosin cot + — j P ( r ) cos co(t - r ) d v (12.37) m 0 B, va B2 doimiylarning qiymati harakat boshidagi shartlarga bog‘liq. Agar harakat boshida, ya’ni t=0 boMganda y=y0 , ў = и0 ,bo‘lsa, (12.36) va u0 (12.37) tenglamalardan B{ = — va B-, = y 0 kelib chiqadi. со U holda yuqoridagi yechim quyidagi ko‘rinishni oladi: и 1 1 ,y = .y0cosfltf— - cosincot +----- I P(r)sin - T ) d z со rnco0 0J Bu yerdagi dastlabki ikki had boshlangMch ko'chish y0 va boshlangMch tez lik о о ta’sirida vujudga kelgan erkin tebranishlami, keyingi hadlar esa uyg‘otuvchi kuchlar ta’sirida vujudga kelgan majburiy tebranishlami ifodalaydi. BoshlangMch shartlar y0 va t>0nol boMsa, quyidagi asosiy formula ke lib chiqadi: j I y = ------ f P ( r ) sin c o ( t - r ) d T (12.38) mco ' Zarbiy kuch ta’siridagi majburiy tebranishlar. Tinch holatdagi sis- temaga vaqtning т lahzasida zarbiy kuch berildi deylik. Bu lahzada siste- mada ko‘chish boMmaydi: У ( r ) ^ 0 ’ biroq sistemada, harakat miqdori qonuniga binoan, zarbiy kuch ta’sirida u ( r ) = - m tezlik hosil boMadi. Vujudga kelgan tebranishni erkin tebranish deb qarash mumkin. U holda ko‘chish va tezlik uchun quyidagi ifodalarga ega boMamiz: у - A sin(co t + Л) ; u = y = Aco cos (со t + Л ). Ifodalaming chap tomoniga boshlang‘ich shartlami, o‘ng tomonidagi t harfl o‘miga t ni qo‘ysak, 0 = As\n(a> t + Я) S — = Acocos (Ш/ + А) m kelib chiqadi. Bu tenglamalardan „ S . A = ---- va Я = -cor mco topiladi. Bulami o‘z o‘rniga qo'ysak, zarbiy kuch ta’sir etgan hoi uchun harakat qonuni kelib chiqadi: Bu holni uyg‘otuvchi kuch P( t ) ta’siri etgan hoi bilan bogMaymiz. Bu- ning uchun uyg‘otuvchi cheksiz kichik zarblar P(r)^/rning ketma-ketligi deb faraz etamiz (12.12-rasm). Bitta zarbiy kuch ta’sirida vaqtning t> r lahzasida (12.39) formulaga asosan ko‘chish hosil boMadi. Vaqtning 0+t oralig‘ida zarbiy kuchlaming ketma-ket ta’siri ostida hosil bo‘ladigan ko‘chishni aniqlash uchun yuqoridagi ifodani integrallash zarur. Bu esa (12.38) formulaga olib keladi. Garmonik kuch ta’siri. Rezonans. Sanoat binolarida ba’zan muvozanat- lashmagan aylanuvchi qismi boMgan mashinalar o‘matiladi (12.13-rasm). P P( t ) c ! t . —— — sin a>{t-r) mco P, 4 4 T dx 12.12-rasm. Cheksiz kichik zarbalarning ketma-ketligi 12.13-rasm. Rotor о ‘rnatilgan balka. Muvozanatlashmagan massaning o ‘q atrofida aylanishidan hosil boMgan markazdan qochma kuch P ta’sirida balka tebranadi. Bu kuchning vertikal tashkil etuvchisi P = P Q sin 9 t (12.40) boMadi. Bu yerda 9 - rotor aylanishining burchak tezligi. Form uladan ko‘rinib turibdiki, uyg‘otuvchi kuchning balkaga ta ’siri garmonik qonun asosida o ‘zgaradi. Bunday kuch ta ’sirida vujudga keladigan tebranish jarayonini matema- tik ko‘rinishda ifodalash uchun (12.38) formuladan foydalanamiz: kelib chiqadi. Bu yerda _қ, - statik kuch Po ta'sirida hosil boMgan solqilik. (12.42) formulaning tahlili, boshlangMch shartlar nol boMganda, siste- mada ikki qismdan iborat murakkab tebranish vujudga kelishini koMsatadi: qavs ichidagi birinchi had uyg‘otuvchi kuch takrorligi bo'yicha boMadigan tebranishni, ikkinchi had esa xususiy tebranish takrorligi w bilan boMadigan tebranishni ifodalaydi. Shunga ko'ra birinchisi - majburiy, ikkinchisi - er kin tebranish deb ataladi. Real konstruksiyalarda noelastik qarshilik kuchlari ta’sirida erkin tebra nishlar vaqt o ‘tishi bilan so‘nib boradi; majburiy tebranishlar esa avvalgi im plituda bilan davom etaveradi. Vaqt oMishi bilan erkin tebranishlarning so‘nib borishi (b) hamda ikki xil tebranishning qo'shilish jarayoni (a) 12.14-rasmda tasvirlangan. ,„u/ 0 <й * 0 hoi uchun integralning yechimi (12.41) boMadi. 7 с r 0 Bu formulaga o> = — va y s, - — belgilash kiritsak, m с У & y = — iLT - s i n 6 t ---- s i n a » / , 0 ' V ® (12.42) Shakldan ko‘rinib turibdiki, в> со yoki Q erkin tebranishlar jarayonning boshidayoq so‘nib qoladi. Shuning uchun yechimning doimiy - so‘nmaydigan qismini tahlil qilish bilan chegaralanamiz: v = — ^Ц-sin 6t . - 4 co~ (12.43) 12.14-rasm. Ikki xil tebranishning q o 'shilishi va erkin tebranishning s o ‘nishi Binobarin, majburiy tebranishlar uyg‘otuvchi kuch chastotasi bilan tebra- nadi va bu kuch go‘yo sistema harakatining «o‘z amriga bo'ysundirgandek» ko‘rinadi. Majburiy tebranish amplitudasi (dinamik solqilik) A = Y, CO" (12.43) uyg‘otuvchi kuch P0 ning statik ta’siridan hosil boMgan solqilik usl dan farq qiladi. Uyg'otuvchi kuch ta’sirining dinamik effekti dinamik koeffitsient deb ataluvchi quyiuagi nisbatdan aniqlanadi: A M = — = У,, 1 1 - e 2 CO (12.44) в Dinamik koeffitsient takrorliklar nisbati — ga bogMiq miqdordir. 12.14’- co в rasmda M bilan — orasidagi bogManish graflk ko‘rinishda tasvirlangan. CO Q 12.14'- rasm. ц bilan — orasidagi bog'lanish Uyg‘otuvchi kuch takrorligi Q xususiy tebran ish takrorligi kichik boMsa, —> 1, di namik solqilik A statik sol qilik yst ga yaqinlashadi. 0 o ‘sishi bilan dinamik koef fitsient M ning qiymati o ‘zgarib boradi; bu hoi te branish amplitudasi A ning o ‘sishini bildiradi. Agar в> со bo‘lsa, (2.44) formu laga binoan A<0 boMadi; bu esa tebranish amplitudasi uyg‘otuvchi kuchga qarama-qarshi yo‘nalganligini bildiradi. Uyg‘otuvchi kuch takrorligi bilan xususiy tebranish takrorligi teng в boMgan hoi ( в = со) rezonans deb ataladi. Bunda ~ = 1 boMib, majburiy tebranish amplitudasi cheksizlikka intiladi. Qarshilik ko‘rsatuvchi kuchlar hisobga olinmaganligi tufayli shunday xulosaga kelindi. Biroq real konstruksiyalarda qarshilik ko‘rsatuvchi kuchlaming mavjudligi amplituda- ning chekli boMishiga olib keladi; amplituda chekli, ayni bir vaqtda katta qiymatga ega boMadi. Shuning uchun rezonans holati inshoot uchun xavfli sanaladi. Osma ko'prik singari ba’zi real inshootlarda energiyaning sochilishi (qarshilik ko‘rsatuvchi kuchlar) juda kichik boMadi. Bunday hollarda uncha katta boMmagan uyg‘otuvchi kuch inshootda xavfli rezonans tebranishlarini uyg‘otishi mumkin. Masalan, shaxdam qadam tashlab kelayotgan piyoda askarlar ko‘prikka yetganda qadamlarini o‘zgartirib, tartibsiz yura boshlay- dilar. Chunki qadam zarbi ko‘prikning xususiy tebranish takrorligi bilan bir xil boMib qolsa, ko‘prik rezonans tebranishlariga uchrab, buzilishi mumkin. Tarixda bunday hollar uchrab turadi. 1831-yili Manchesterda (Angliya) Ir- vel daryosiga qurilgan osma ko‘prik 60 kishining qadami zarbidan buzilib tushgan. 1868-yilda Chatamada Britaniya dengiz piyoda askarlari oMayotganda ko‘prik bosib qolgan. 1850-yilda Anjerdagi osma ko‘prikda katta fojea ro‘y bergan; 500 kishidan iborat fransuz piyoda askarlari batalo- ni oMayotganda ko‘prik buzilib, 226 kishi halok boMgan. Rezonans tebranishlarini so‘ndirishning ikki xil yo‘li bon biri inshootning xususiy tebranish takrorligini uyg‘otuvchi kuch takrorligidan farqli qilib tanlash; ikkinchisi, inshootda dempfer (so‘ndirgich)lami ko‘paytirish. M ajburiy tebranishlarga qarshilik kuchlarining ta’siri Qarshilik kuchlarining erkin tebranishlarga sezilarli darajada ta’sir etishi- ni oldingi sahifalarda ko‘rib o‘tgan edik. Mazkur sarlavhada qarshilik kuch lari majburiy tebranishlarga qay darajada ta’sir etishini ko‘rib o ‘tamiz. Awal harakat differensial tenglamasining umumiy yechimi bilan tanishib chiqamiz, so‘ngra sistemaga garmonik kuch ta’sirini batafsil ko‘rib oMamiz. Qarshilik kuchlari e’tiborga olinsa, majburiy tebranishlaming asosiy teng lamasi quyidagi ko‘rinishda yoziladi: Bu tenglamada so‘nuvchi erkin tebranishlar tenglamasi (12.14)dan ba- robarning o‘ng tomoni bilan, qarshilik hisobga olinmagan majburiy tebra nishlar tenglamasi (12.30)dan chap tomondagi ikkinchi had bilan farq qila di. Sistema tebranishiga qarshilik kuchlarining ta’siri ana shu ikkinchi had orqali hisobga olinadi. Oldingi paragrafdagi singari uyg‘otuvchi kuch P(t) ni cheksiz kichik zarblar P( г )d г ketma-ketligi deb qabul qilsak, u holda yuqoridagi diffe rensial tenglamaning umumiy yechimi quyidagi ko‘rinishni oladi: Bu formula P(f) har qanday qonun bo‘yicha o‘zgarganda o‘z kuchini saqlaydi; a =u bo‘lganda (12.38) formula kelib chiqadi. (12.46) formulani uyg‘otuvchi tashqi kuchning garmonik qonun P(/)=P0sin 0 x bo‘yicha ta’siri etuvchi holga tatbiq etamiz. Bunday hoi uchun differensial tenglama ko‘rinishga ega boMadi. Ma’lumki, bunday tenglamaning integrali ikki qism- dan iborat boMadi: 1) bir jinsli tenglamaning integrali; 2) umumiy tengla maning xususiy integrali. y+ 2 a y+ со2у - —- m (12.45.) I I p ^ - y { 0 = — —,----- [^(r>"e,,_r)sin 4 c c r - a z { t- T ) dr. (12.46) m((0--a-)l L J (12.47) m Bir jinsli tenglamaning yechimini ilgari ko‘rib o‘tgan edik. Bu tengla ma so‘nuvchi erkin tenbranishlarni ifodalashini va erkin tebranishlar jara- yonining boshidayoq so‘nib qolishini bilamiz. Shunga ko‘ra, majburiy te- branishlaming statsionar qismini ifoda etuvchi tenglamaning xususiy yechi mi bilan cheklanamiz: y = a s\n 9 1 + bcos91 (12.48) Shuni nazarda tutish kerakki, a va b ning qiymatlari tegishlicha tanlan- gan taqdirdagina (12.48) ifoda (12.47) tenglamaning yechimi bo‘la oladi. Buning uchun formuladan ikki marta hosila olib: ў = a 9 c o s 9 1 - b 9 s m 9 1 ; у = - a92 sin 9 1 - b92 cos 9 1 ; (2.47)ga qo'yamiz: - aO2 sin 9 1 - Ьв2 cos 9 1 + 2a9a cos 9 1 - 2b 9 a sin 9 1 + aor sin 9 1 + +bar cos 9 t = — sin0f m yoki - a 9 2 - 2b9a + 9co~— ^ m j sin 9 t + [ -b 9 2 + 2a9a + bco2} cos 9 t = 0 Qavs ichidagi hadlar alohida olinganda nolga teng bo‘Isagina hosil boMgan tenglama t ning har qanday qiymatida qanoatlantiriladi. Bu esa o‘z navbatida quyidagi ikki tenglamaga olib keladi: а(б)2 - 9 2)-2 Ь 9 сс = v m bu yerdan b{co2 - 9 2} + 2acoa = 0; Ро(а>2- е г) ( а 2 - 9 2у + 9 2a 2 a h - 2P09a a va b doimiy sonlarning mana shu qiymatlarida (12.48) ifoda (12.47) ning yechimi hisoblanadi. a va b ni boshqa o‘zgarmovchilar A va у bilan almashtirsak, (12.48) yechim yanada ixchamlashadi: a = A co sy I b = - A s m y ) ( 12‘5°) Buni (12.48) ga qo‘yamiz: у = A sin 9 tco sy - A sin y co s9 t = Asin(9t - y ) . 0> Download 78.98 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling