Научная статья на тему 'Новое в методе непосредственного интегрирования'

Новое в методе непосредственного интегрирования Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
45
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БАЛКА / ДЕФОРМАЦИЯ / ИЗГИБ / УРАВНЕНИЕ / НАГРУЗКА / BEAM / DEFORMATION / BENDING / THE EQUATION / LOAD

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Алдабергенов Абай Капанович

Как известно, метод непосредственного интегрирования рекомендуется только для расчета балок с небольшим числом участков. В данной работе впервые выведены универсальные формулы для определения констант интегрирования. В силу этого метод непосредственного интегрирования может быть использован для балок с любым числом участков. Это научная новизна работы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Новое в методе непосредственного интегрирования»

развития и его соответствие поставленным целям; выработка корректирующих действий.

Отличительная особенность предлагаемого подхода заключается в смене целевых ориентиров с приоритетного развития крупных промышленных центров, аккумулирующих инновационный потенциал региона, к сбалансированному развитию всех территориальных образований за счет перераспределения их ресурсного потенциала. Сущность логистического подхода к управлению инновационным развитием региона состоит в выделении функции управления прежде нерегулируемыми ресурсными потоками и обеспечении интеграции отдельных потенциально инновационных субъектов экономических отношений в единую систему. Выделение ресурсного потока в качестве объекта управления несколько упрощает видение процессов инновационного развития экономики, что позволяет ставить и решать задачи управления ресурсным обеспечением инновационных процессов с целью сбалансированного развития региональной экономической системы. Принципиально важно, что повышение интегрального значения инновационного потенциала региона достигается не только за счет увеличения объема производимого инновационного продукта отдельными промышленно-развитыми центрами, но и по причине максимально полного задействования инновационных ресурсов всех отраслей региона.

Таким образом, применение логистического подхода к управлению инновационным развитием региональной экономики позволит: получить представление о регионе как о развивающейся системе, в которой происходят как изменение характеристик инновационных процессов в результате изменения внешней среды, так и обратное воздействие процессов инновационного развития на регион; увязать ресурсные возможности, как отдельных отраслей народного хозяйства, так и отдельных муниципальных образований с результатами их использования в системе регионального воспроизводства; установить оптимальную схему распределения ресурсных потоков между отдельными звеньями региональной системы с расчетом их величины и структуры в инновационных кластерах; обеспечить эффективное встраивание отстающих территорий в процессы регионального воспроизводства.

Литература

1. Логистика. / Под ред. Л. Б. Миротина. М.: Юрист, 2002. С. 414.

2. Глазычев В. Л. Россия: принципы пространственного развития // Аналитический

доклад ЦСИ ПФО, 2004.

3. Шинкевич М. В. Теоретико-методологические основы оценки логистического

потенциала промышленного комплекса региона. Казань: КГТУ, 2007. С. 179.

New in the method of direct integration Aldabergenov A. Новое в методе непосредственного интегрирования Алдабергенов А. К.

Алдабергенов Абай Капанович /Aldabergenov Abay - кандидат технических наук, профессор,

кафедра энергетики и машиностроения, Костанайский инженерно - экономический университет, г. Костанай, Республика Казахстан

Аннотация: как известно, метод непосредственного интегрирования рекомендуется только для расчета балок с небольшим числом участков. В данной работе впервые выведены универсальные формулы для определения констант интегрирования. В силу этого метод непосредственного интегрирования может

быть использован для балок с любым числом участков. Это - научная новизна работы.

Abstract: as it is known, the method of direct integration is only recommended for the analysis of beams with a small number of sites. In this paper, first derived universal formula to determine the constants of integration. By virtue of this direct method of integration may be used for any number of beam portions. This is - the scientific novelty of the work.

Ключевые слова: балка; деформация; изгиб; уравнение; нагрузка. Keywords: beam; deformation; bending; the equation; load.

При поиске интегралов дифференциального уравнения изогнутой оси балки ( EI = const )[1, с.205]:

в известных источниках используются следующие два метода: метод непосредственного интегрирования и метод начальных параметров. Число постоянных интегрирования зависит от количества участков. Определение их сопряжено со значительными трудностями вычислительного характера. Поэтому утвердилось мнение о том, что метод непосредственного интегрирования (А.В. Дарков, Сопротивление материалов,1969, стр. 323 и 334) неудобен для расчета балок с большим числом участков. Автор настоящей работы высказывает свое несогласие с этим утверждением.

Ниже будет приведен обоснование этому. Сведения объема вычислительных работ к минимуму всегда является актуальной проблемой. Она требует дополнительного исследования.

Для балок, состоящих из большого числа участков, применяется метод начальных параметров. В этом методе уменьшение числа постоянных интегрирования до двух проводилось вводом дополнительных условий [2, с.339]. Автор не согласен и с этим подходом. Ввод дополнительных условий - некорректный подход, напоминает некую подгонку. Поэтому в следующей работе будет показано получение уравнений деформаций балки без ввода каких - либо дополнительных условий и ограничений. Заметим, что здесь правильность метода начальных параметров не подвергается сомнению, лишь подчеркивается, что он получен, точнее универсальные уравнения деформаций получены с вводом дополнительных условий. Далее будет доказано, что ввод этих дополнительных условий теоретически обоснован.

Теперь перейдем к обоснованию несогласия с утверждением о неудобности метода непосредственного интегрирования. Рассмотрим балку, показанную на рисунке 1. Равномерно распределенная нагрузка не доходит до рассматриваемого сечения, т.е. прерывается. Начало координат общее для всех участков поместим на левом конце балки.

EI— = - M dx2

(1)

с

-

d

X

V г

Рис. 1. Изгиб балки Выражения изгибающих моментов на участках балки запишутся так:

М1 = м0 + б0х; М2 = м0 + 00х+т; щ = м0 + 00х+т+Р(х - Ь) + д (х-с)2;

М3 = М0 + 0,х + т+Р(х - Ь);

с + й

М = М + Ох + т + Р(х - Ь) + д(й - с)(х--—). (2)

Интеграл уравнения (1), записанного с учетом (2), для отдельных участков будет иметь вид:

„:2

а) ЕЩ =-Мо х - Оо^г-+С;

х

л

б) ЕЩ2=-М0х-0х--тх + С2

2 2 в) Е1Щ = -М0х - — тх - Р^- + РЬх+С ;

2 2 3 2 2

г) ЕЩ4=-М0х - 0х--тх - Р— + РЬх - д(х--— + —) + С4;

2 2 6 2 2

д) Е1Щ =-М^х - - тх - Ру + РЬх - д(й - с)х 2 - ^ - сх + С5 (3)

Для определения постоянных интегрирования используем условия задачи в местах гладкого и непрерывного сопряжения участков:

1) при х = 0 Щ = Щ; 2) при х = а ; 3) при х = ;

4) при х = 0Ъ=Щ . 5) при х = й в4=Щ . (4)

ВВодя (3) в условия (4) находим:

С = Е1Щ; С2 = ЕЮ0 + та;

Ь2

С = Е1Щ + та - Р—;

Ь2 с3 С = Е1Щ + та - Р— + д—;

4 0 2 6

А2 /I3-г3 С = Е1Щ+ та - Р—-а. (5) 50 2 6

Обратите особое внимание на формулу для определения постоянного интегрирования последнего участка (5). В ней полностью сохранены формулы для определения константов предыдущих участков. Это означает, что постоянные данного участка можно найти из формулы последнего участка, учитывая лишь левые от него силы. Поэтому ее назовем универсальной формулой для постоянных интегрирования. При этом все эти постоянные выражаются через константу (угол поворота) первого участка.После анализа формул системы (5) можно их обобщить и в общем виде для участка последующего за распределенной нагрузкой записать так:

Ь 2 й3 - с 3 Сп = ЕЮ, + т, • а, - Р, • - д, • -¡—±., (6)

где, п - номер участка; I - номер нагрузки; а, - расстояние от начала координат до сосредоточенного момента т,; Ь, - расстояние от начала координат

до сосредоточенной силы Р;; С ■ и - расстояния от начала координат до начала и конца распределенной нагрузки . Для участка с распределенной нагрузкой надо положить = 0. Правильность этой формулы подтверждена на случаях, когда на

балку действуют несколько сосредоточенных моментов, сил и распределенных нагрузок.

Внося значения постоянных (5) в уравнения (3),получим:

X2

а) ЕЩ = Е1в0 - М0 X - ;

X2

б) Е1Щ = Е1Щ -Мх - 0О у - т(х - а) ; в) Е1Щ = Е1Щ- Щх - - т( х - а) - Р (х -Ь)2 ; г) Е1вА = Е100 -М0х - 00 X2 - т(х - а) - Р - Я ;

2 гл2

х2 - т(х - а) - Р

х2 - сх - dх й3 - с3

д) Е1Щ = Е1Щ -М0х - 0О - т(х - а) - Р

-я(й-с)л ^ - -я^^. (7) Проинтегрируем систему уравнений (7) еще раз. Появятся дополнительно пять

постоянных :

х2 ^ х3

ЕЫХ = Е100 х - М^ - + Бх;

х 2 х3 2

Е^2 = Е1Щ х - М0 — - Оо^- - ту + та ■ х + Б2;

■у* 2 у3 у2 "у* 3 у2 А2

Е1щ = Е1Щ х - М0 ^ - - т^- + та ■ х - Р+ РЬ^- - Р^-х + Б3;

х 2 х3 х 2 х3 х 2 Ь 2

Е1'№4 = Е1Щ х - М0 — - - т^- + та ■ х - Р— + РЬ— - Р^х -

х4 , х3 2 х2 , С3 , п .

-Я 24 + дс~6 -ЯС Т + х + В4; х2 х3 х2 х3 х2 Ь2

= Е1Щх -Мп — - О — - т— + та ■ х - Р— + РЬ— - Р—х -5 0 0 2 0 6 2 6 2 2 х3 х2 х2 й3 - с3

- а(й - с)(— - с— - й—) --х + Б.

6 4 2 6 5

Используя условия на границах участков находятся постоянные . Не повторяя рассуждений, совершенно аналогичных тем, какие были высказаны при нахождении постоянных С, запишем:

а2 Ь3 й4 - с4

Б„ = ЕЫ, - т + Р. + а. —г-. (9)

и 0 г 2 г 6 24

Замечено, что между постоянными интегрирования отдельных участков существует строгая взаимосвязь. А в формулах для определения постоянных интегрирования (6) и (9) наблюдаются устойчивые закономерности: а) в формулах для данного участка полностью сохраняются нагрузки предыдущих участков; б) каждый вид нагрузки входит в эти уравнения в виде слагаемого определенного типа; в) в формулах содержатся только те силы, которые расположены на левее рассматриваемого участка. В практических расчетах нет необходимости в

вычислении этих коэффициентов. Например, после ввода констант Сг по формуле (5)

в уравнения (3) они сами упорядочатся, и в окончательных уравнениях остается

только постоянное Е1Щ.

Таким образом, в работе получены универсальные формулы для определения констант интегрирования (6) и (9). По этим формулам можно вычислить постоянные интегрирования любого уравнения (участка). При любом количестве участков балки число постоянных будет равно двум (по деформациям) Е1Щ и , что сильно

облегчает решение задачи. Отсюда следует, что методом непосредственного интегрирования можно пользоваться для расчета любой балки, не зависимо от количества участков. Такое утверждение приводится впервые, и, по мнению автора, может быть рассмотрено, как научное открытие (научная новизна).

Литература

1. Алдабергенов А. К. Сопротивленире материалов с основами теории упругости. -Алматы : Рауан, 1994. - 468с.

2. Писаренко Г. С. Сопротивление материалов. - Киев: Из -во тех.литературы,1963. -792с.

Development of an algorithm for optimal search of the geometric dimensions of the electromagnetic motor to drive the press

12 3

Aksyutin V. , Shabanov A. , Skotnikov A. Разработка алгоритма оптимального поиска геометрических размеров электромагнитного двигателя для привода пресса

1 2 3

Аксютин В. А. , Шабанов А. С. , Скотников А. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1Аксютин Валерий Аркадьевич /Aksyutin Valery - кандидат технических наук, доцент; 2Шабанов Андрей Сергеевич /Shabanov Andrei - аспирант; 3Скотников Андрей Алексеевич /Skotnikov Andrei - ассистент, кафедра теоретических основ электротехники, факультет мехатроники и автоматизации, Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск

Аннотация: рассматривается метод и алгоритм поиска оптимальных геометрических размеров электромагнитного двигателя пресса. Суть метода состоит в последовательном определении критерия оптимальности (функции цели) в ряде точек, расположенных в области допустимых значений параметров. Abstract: the method and algorithm for finding the optimal geometric dimensions of the electromagnetic motor press. The method consists in determining the sequential optimality criterion (objective function) in a number of points located in the allowable parameter values.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.