Научная статья на тему 'О некоторых задачах динамики твердого тела с сухим трением'

О некоторых задачах динамики твердого тела с сухим трением Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
566
232
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СУХОЕ ТРЕНИЕ / ВОЛЧОК / ШИММИ

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Журавлев Виктор Филиппович, Климов Дмитрий Михайлович

Предложена новая полная модель сухого трения, в которой учтено контактное взаимодействие тела с поверхностью. Модель применяется для изучения следующих явлений: динамика волчка Томсона, динамика кельтского камня, шимми колеса самолета

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.

ON CERTAIN DYNAMIC PROBLEMS OF A RIGID BODY WITH DRY FRICTION

The new full model of forces of dry friction which appear as a result of interaction with surface is proposed. The model is used for the investigation of the following phenomena: motion of tippe top, motion of celtic stone, shimmy of airplane wheel.

Текст научной работы на тему «О некоторых задачах динамики твердого тела с сухим трением»

Общая и прикладная механика Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2011, № 4 (2), с. 133-134

УДК 531

О НЕКОТОРЫХ ЗАДАЧАХ ДИНАМИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА С СУХИМ ТРЕНИЕМ

© 2011 г. В. Ф. Журавлев, Д.М. Климов

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, Москва [email protected]

Поступила в редакцию 15.06.2011

Предложена новая полная модель сухого трения, в которой учтено контактное взаимодействие тела с поверхностью. Модель применяется для изучения следующих явлений: динамика волчка Томсона, динамика кельтского камня, шимми колеса самолета.

Ключевые слова: сухое трение, волчок, шимми.

1. Общий вид полной пятимерной модели сухого трения имеет вид:

Мх = К Л У^кач (X У )^у + Щ >

My = -R 3 Л ia„, (x. y )dxdy - IF, M, = - fR jj

D

•стка

(X ’y) [ur2 + x(vy + lax) -

D

КI

- y (v, - la y )]dxdy,

Fx =- fR 2 JJO

( x . y)

Fy = - fR 2 jj

D

|vc 1 ач (x. y ) К1

= o( x, y)

1+

(vx - uy - lay )dxdy, • (vy + ux + la x )dxdy;

xay - yax h /

/a +a,

M (u, v) = lim

Pn (u, v)

F (u, v) = lim

Rn (u, v)

4. Кельтский камень [2].

5. Шимми [3]. Уравнения колебаний переднего колеса самолета имеют вид:

mx + px =

my + py = -

F0v

v + b |sy| 3F0nhs2y

15nv + 32b |sy|'

C . = hs2N - fRNv R 5 v + b |sy|’

... M0sy . hs

A + w = -. + fNj— +

|sy | +av 5

R

+ fN—y, (0 < v < V).

Диаграмма нормальных напряжений в контакте:

3N 2 2

с(0,р) =-jyjs -р (1 + hpcos0) h =|h|sgnv.

2. Разложения Паде моделей трения (на примере двумерной модели).

Интегральные представления для главного момента и главного вектора элементарных сил трения являются однородными функциями скоростей со степенью однородности 0, поэтому они могут быть представлены аппроксимациями Паде в виде отношения двух полилинейных функций одинакового порядка:

2ns

Линеаризация уравнений в окрестности стационарного проскальзывания:

y + A<2 y +Ly = 0, Y + £y + ~2 Y- Sy = 0,

где

,2 = P ,2 = q ,2 =,2 fNhs A,1 = , A2 = , л2 = A 2

m A

2

£ = M 0s aAv

hs2 fN 5mv

L =

S =

5A fNR Al .

п^<х Qn (и, V) ’ ’ 7 п^<ю Бп(и,V)

(сходимость равномерная во всей области изменения переменных и и V).

Далее рассматриваем ряд механических систем, динамика которых изучается с использованием приведенной выше модели сухого трения.

3. Волчок Томсона [1].

Критерий Рауса — Гурвица приводит к необходимым и достаточным условиям шимми:

15л/тА(Х2 - Х,^) < (Зл/те2 + 16аЯА)hF0.

Список литературы

1. Журавлев В.Ф., Климов Д.М. О динамике вол -чка Томсона (тип-топ) на плоскости с реальным сухим трением // Изв. РАН. МТТ 2005. №6.

2. Журавлев В.Ф., Климов Д.М. Глобальное дви- 3. Журавлев В.Ф., Климов Д.М. О механизме яв-

жение кельтского камня // Изв. РАН. МТТ. 2008. №3. ления шимми // Докл. РАН. 2009. Т. 428, №6.

ON CERTAIN DYNAMIC PROBLEMS OF A RIGID BODY WITH DRY FRICTION

V.Ph. Zhuravlev, D.M. Klimov

The new full model of forces of dry friction which appear as a result of interaction with surface is proposed. The model is used for the investigation of the following phenomena: motion of tippe top, motion of celtic stone, shimmy of airplane wheel.

Keywords: dry friction, top, shimmy.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.