Найти тему
Сергей Каравашкин

Циклические цепочки

В работе представлены полные аналитические решения для циклически замкнутой цепочки произвольного числа упруго связанных тел, т.е. для случая, когда граничные условия записать принципиально невозможно в силу отсутствия самой границы.

В периодическом режиме колебания имеют вид

Характер колебаний цепочки из 12 элементов на высоких частотах в периодическом режиме колебаний
Характер колебаний цепочки из 12 элементов на высоких частотах в периодическом режиме колебаний

Для апериодического режима:

Характер колебаний цепочки из 12 элементов в апериодическом режиме колебаний
Характер колебаний цепочки из 12 элементов в апериодическом режиме колебаний

Реакция цепочки на распределенную вдоль цепочки гармоническую внешнюю силу в периодическом режиме:

Схема реакции цепочки на распределенную гармоническую внешнюю силу на низких частотах в периодическом режиме. Синим маркером обозначены силы, действующие внутрь цепочки. Зелёным маркером обозначены силы, действующие вовне цепочки
Схема реакции цепочки на распределенную гармоническую внешнюю силу на низких частотах в периодическом режиме. Синим маркером обозначены силы, действующие внутрь цепочки. Зелёным маркером обозначены силы, действующие вовне цепочки

«здесь уже нет однозначного соответствия между направлением действующей на каждую массу силы и направлением отклонения данной массы от состояния равновесия. Начинают проявляться особенности наложения колебаний, распространяющихся в самой цепочке, которые геометрически налагаются на внешнее воздействие, но зависят от комплекса реакции системы на все её массы. С этим и связан эффект движения отдельных масс цепочки встречно направлению силы, воздействующей на них.

Данный режим возникает при росте скорости транспортного средства и, понятно, в случае покрышки является значительно более жёстким режимом, напрягающим её корд. К тому же, из-за встречного движения внешней воздействующей силы и массы, на которую происходит воздействие, будет увеличиваться стирающее усилие покрышки, а значит, ускоряться её износ. С этой точки зрения, для транспортных средств, обладающих большими нагрузками на покрышки и большими скоростями, необходимо, чтобы граничная частота покрышек была значительно выше частоты, с которой происходит вращение самой покрышки, чтобы диаграмма колебаний была значительно выше частоты, с которой происходит вращение самой покрышки, чтобы диаграмма колебаний не переходила в апериодический режим:»

Схема реакции цепочки на распределенную гармоническую внешнюю силу в апериодическом режиме. Синим маркером обозначены силы, действующие внутрь цепочки. Зелёным маркером обозначены силы, действующие вовне цепочки
Схема реакции цепочки на распределенную гармоническую внешнюю силу в апериодическом режиме. Синим маркером обозначены силы, действующие внутрь цепочки. Зелёным маркером обозначены силы, действующие вовне цепочки

который для цепочки является значительно более напряжённым из-за локальных напряжений между элементами.

В случае же неравенства продольной и поперечной жёсткости на изменении направления цепочки появляется узкий излом,

Типичные диаграммы колебаний в одномерной однородной упругой системе с сосредоточенными параметрами под действием внешней силы c соотношением поперечной жесткости к продольной, равным 2,5
Типичные диаграммы колебаний в одномерной однородной упругой системе с сосредоточенными параметрами под действием внешней силы c соотношением поперечной жесткости к продольной, равным 2,5

Влияние излома на картину колебательного процесса в линии

Влияние излома на картину колебательного процесса в линии усугубляет процесс.

Таким образом, точные аналитические решения позволяют существенно уточнить картину колебательного процесса в циклических цепочках и открывают дорогу для построения точных аналитических решений на двумерных структурах.

Полный текст