Файл: Механика деформируемого твердого тела.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.04.2021

Просмотров: 940

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
background image

Деформированное

 

состояние

Д ф р

р

„

Процесс

 

геометрических

 

изменений

происходящих

 

в

 

твердом

 

теле

 

за

 

некоторый

 

промежуток

 

времени

называется

 

деформацией

Будем

 

рассматривать локальные деформации Рассмотрим две бесконечно близкие

рассматривать

 

локальные

 

деформации

Рассмотрим

 

две

 

бесконечно

 

близкие

 

точки

 

тела

находящегося

 

в

 

недеформированном

 

состоянии

 

в

 

начальный

 

момент

 

времени

„

Квадрат

 

расстояния

 

между

 

этими

 

точками

 

равен

( )

2

(1.5)

Здесь

       -

символ

 

Кронекера

В

 

деформированном

 

состоянии

 

квадрат

 

расстояния

 

между

 

этими

 

же

 

точками

 

будет

 

равен

( )

j

i

ij

2

d

d

dL

ξ

ξ

δ

=

ij

δ

( )

2

d

d

dl

δ

(1.6)

„

Разность

 (1.6) 

и

 (1.5) 

в

 

ДТТ

 

используется

 

как

 

мера

 

деформации

 

некоторой

 

окрестности

 

этих

 

частиц

 

между

 

начальным

 

и

 

конечным

 

состоянием

( )

j

i

ij

2

dx

dx

dl

δ

=

„

Из

 

закона

 

движения

 (1.2) 

дифференциал

 

расстояния

 

в

 

деформированном

 

состоянии

 

имеет

 

вид

А

(1 3)

ф

j

j

i

i

d

x

dx

ξ

ξ

=

„

Аналогично

из

 (1.3) 

для

 

недеформированного

 

состояния

 

j

j

i

i

dx

x

d

=

ξ

ξ


background image

Тензоры

 

деформаций

 

Грина

 

и

 

Альманси

„

Меру

 

деформации

 

можно

 

представить

 

в

 

виде

:

где величины

являются компонентами тензора второго ранга

( ) ( )

j

i

ij

2

2

d

d

L

2

dL

dl

ξ

ξ

=

L

где

 

величины

      

являются

 

компонентами

 

тензора

 

второго

 

ранга

который называется тензором конечных деформаций Грина

ij

L

=

ij

j

k

i

k

IJ

x

x

L

2

1

δ

ξ

ξ

который

 

называется

 

тензором

 

конечных

 

деформаций

 

Грина

.

„

Этот

 

тензор

 

можно

 

представить

 

через

 

перемещения

 

в

 

виде

:

(1.7)

+

+

=

k

k

j

i

IJ

u

u

u

u

L

2

1

ξ

ξ

ξ

ξ

„

Ту

 

же

 

самую

 

меру

 

деформации

 

можно

 

представить

 

в

 

виде

:

где величины

являются компонентами тензора второго ранга

j

i

i

j

2

ξ

ξ

ξ

ξ

( ) ( )

j

i

ij

2

2

dx

dx

A

2

dL

dl

=

A

где

 

величины

     

являются

 

компонентами

 

тензора

 

второго

 

ранга

который называется тензором конечных деформаций Альманси

ij

A

=

j

k

i

k

ij

IJ

x

x

A

2

1

ξ

ξ

δ

который

 

называется

 

тензором

 

конечных

 

деформаций

 

Альманси

„

Этот

 

тензор

 

можно

 

представить

 

через

 

перемещения

 

в

 

виде

(1.8)

+

=

k

k

j

i

IJ

x

u

x

u

x

u

x

u

A

2

1

j

i

i

j

x

x

x

x

2


background image

Линейный

 

тензор

 

деформаций

р

ф р

„

Если

 

компоненты

 

градиента

 

перемещения

 

в

 (1.7) 

малы

 

по

 

сравнению

 

с

 

единицей

то

 

их

 

произведением

 

можно

 

пренебречь

В

 

результате

 

получим

 

лагранжев

 

тензор

 

малых

 

деформаций

 (

тензор

 

малых

 

деформаций

 

Коши

). 

Аналогично

если

 

д ф р

ц

(

р

д ф р

ц

)

,

компоненты

 

градиента

 

перемещения

 

в

 (1.8) 

малы

 

по

 

сравнению

 

с

 

единицей

то

 

их

 

произведения

 

тоже

 

можно

 

отбросить

В

 

результате

 

получим

 

эйлеров

 

тензор

 

малых

 

деформаций

Если

 

к

 

тому

 

же

 

и

 

компоненты

 

самого

 

перемещения

 

малы

 

по

 

сравнению

 

с

 

единицей

то

 

разница

 

между

 

материальными

 

и

 

пространственными

 

координатами

 

очень мала и тензоры считаются равными друг другу а получившийся тензор

очень

 

мала

 

и

 

тензоры

 

считаются

 

равными

 

друг

 

другу

а

 

получившийся

 

тензор

 

называется

 

тензором

 

линейных

 

деформаций

 

и

 

имеет

 

вид

(1.9)

„

Скорость точки в лагранжевых координатах определяется через вектор

+

=

i

j

j

i

ij

x

u

x

u

2

1

ε

„

Скорость

 

точки

 

в

 

лагранжевых

 

координатах

 

определяется

 

через

 

вектор

 

перемещения

 

в

 

виде

а в эйлеровых координатах

t

u

v

i

i

=

а

 

в

 

эйлеровых

 

координатах

 

„

Функция

                   

представляет

 

поле

 

скоростей

Линией

 

тока

 

для

 

поля

 

скоростей

 

в

 

некоторый момент времени называется кривая касательная к которой в любой точке

dt

du

v

i

i

=

(

)

t

x

v

v

i

i

i

,

=

некоторый

 

момент

 

времени

 

называется

 

кривая

касательная

 

к

 

которой

 

в

 

любой

 

точке

 

совпадает

 

по

 

направлению

 

со

 

скоростью

 

в

 

этой

 

точке

Движение

 

называется

 

установившемся

если

 

поле

 

скорости

 

не

 

зависит

 

от

 

времени

Для

 

установившегося

 

движения

 

линии

 

тока

 

и

 

траектории

 

частиц

 

совпадают

.


background image

Тензор

 

скоростей

 

деформаций

Тензор

 

вихря

„

Тензором

 

скоростей

 

деформаций

 (

формулы

 

Стокса

называется

 

симметричный

  

тензор второго ранга компоненты которого имеют вид

тензор

 

второго

 

ранга

компоненты

 

которого

 

имеют

 

вид

„

Антисимметричный

 

тензор

 

+

=

i

j

j

i

ij

v

v

v

2

1

ξ

ξ

называется тензором завихренности или вихря

=

i

j

j

i

ij

v

v

w

ξ

ξ

2

1

называется

 

тензором

 

завихренности

или

 

вихря

.

„

Можно

 

показать

что

 

компоненты

 

тензора

 

конечных

 

деформаций

 

Альманси

 

связаны

 

с

 

компонентами

 

тензором

 

скоростей

 

деформаций

 

соотношениями

dA

v

ij

=

а

 

эйлеров

 

тензор

 

линейного

 

поворота

 

с

 

вихрем

dt

v

ij

=

dt

d

w

ij

ij

ω

=

называется

 

тензором

 

завихренности

или

 

вихря

.

„

Тензор

 

деформаций

 

вводят

 

в

 

результате

 

сравнения

 

двух

 

состояний

 

ДТТ

а

 

введенный

 

тензор

 

скоростей

 

деформаций

 

является

 

характеристикой

 

данного

 

состояния в данный момент времени

.

dt

состояния

 

в

 

данный

 

момент

 

времени

.


background image

Тензор

 

линейного

 

поворота

„

Дифференциал

 

перемещения

 

равен

j

i

i

dx

u

du

=

„

Так

 

как

 

матрицу

  

можно

 

единственным

 

образом

 

разложить

 

в

 

симметричную

 

и

 

антисимметричную

 

части

то

 

дифференциал

 

перемещения

 

можно

 

записать

 

в

 

виде

j

j

i

x

„

Тензор

j

i

j

j

i

i

j

j

i

dx

x

u

x

u

x

u

x

u

2

1

du

i





+



+

=

Тензор

й

⎟⎟

⎜⎜

=

i

j

j

i

ij

x

u

x

u

2

1

W

называется

 

тензором

 

линейного

 

поворота

„

Если

 

тензор

 (1.9) 

линейной

 

деформации

 

тождественно

 

равен

 

нулю

то

 

перемещение

 

будет

 

бесконечно

 

малым

 

поворотом

 

абсолютно

 

твердого

 

тела

Последняя

 

формула

 

определяет

 

вектор

 

линейного

 

поворота

 

в

 

виде

где

       -

тензор

 

третьего

 

ранга

 

Леви

-

Чивита

.

kj

ijk

W

2

1

i

ε

ω

=

ijk

ε