See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/342121889 Elastiklik nazariyasi fanidan mustaqil ishlar topshiriqlari va ularni bajarishga oid uslubiy ko‘rsatmalar Book · June 2014 CITATIONS READS 0 991 3 authors, including: Khayrulla Khudoynazarov Ablakul Abdirashidov Samarkand State University Samarkand State University 11 PUBLICATIONS 9 CITATIONS 109 PUBLICATIONS 60 CITATIONS SEE PROFILE Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Stability of Structures View project Fluid and gas mechanics View project All content following this page was uploaded by Ablakul Abdirashidov on 12 June 2020. The user has requested enhancement of the downloaded file. SEE PROFILE O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O‘RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI ALISHER NAVOIY NOMIDAGI SAMARQAND DAVLAT UNIVERSITETI ELASTIKLIK NAZARIYASI FANIDAN MUSTAQIL ISHLAR TOPSHIRIQLARI VA ULARNI BAJARISHGA OID USLUBIY KO‘RSATMALAR 5140300 – Mexanika ta’lim yo‘nalishi bakalavr talabalari uchun Samarqand davlat universiteti o‘quv-uslubiy Kengashi tomonidan nashrga tavsiya etilgan (2013-yil 25-may, 7-bayonnoma) SAMARQAND – 2014 UDK: 531.1 BBK: 22.37 Х-87 Elastiklik nazariyasi fanidan mustaqil ishlar topshiriqlari va ularni bajarishga oid uslubiy ko‘rsatmalar. – Samarqand: SamDU nashri, 2014. – 44 bet. Ushbu uslubiy ko‘rsatmalar 5140300 – Mexanika ta’lim yo‘nalishi bakalabr talabalari uchun mo‘ljallangan bo‘lib, bu mustaqil ishlarni bajarish jarayonida talaba elastiklik nazariyasining har xil usullarini qo‘llab, murakkab hisob jarayonlari muamolarini hal qilishga qadar tayorgarlik bosqichidan o‘tadi degan umiddamiz. Bu uslubiy ko‘rsatmadan talabalar kafedrada o‘qitiladigan boshqa fanlar amaliy mashg‘ulotlari mustaqil ishlarini bajarishda bevosita foydalanishlari mumkin. Bu uslubiy ko‘rsatma O‘zbekiston Respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim Vazirligi Hay’atining 2009-yil 21-fevraldagi №2/7 qaroriga 3-ilova «Fanning o‘quv-metodik majmuasi tarkibi»da ko‘rsatilgan mustaqil ta’lim olish texnologiyalari, tamoyillari va talablari asosida yaratildi. Bu ish Elastiklik nazariyasi fanidan tayyorlangan o‘quv-uslubiy majmuaning bir qismi bo‘lib, uning mustaqil ta’lim mashg‘ulotlari bo‘limini to‘ldiradi. Tuzuvchilar: texnika fanlari doktori, professor X.XUDOYNAZAROV, fizika-matematika fanlari nomzodi, dotsent A.ABDIRASHIDOV, assistent O‘.A. NISHONOV Mas’ul muharrir fizika-matematika fanlari nomzodi, dotsent X.BO‘RONOV Taqrizchilar: fizika-matematika fanlari nomzodi, dotsent A.B.QARSHIYEV, fizika-matematika fanlari nomzodi, dotsent SH.D.BERDIYEV Alisher Navoiy nomidagi Samarqand davlat universiteti, 2014. 2 MUNDARIJA 1. Umumiy tushunchalar……………….……………….………… 1.1. Deformatsiyalanuvchi jismni hisoblash modeli…………… 1.2. Asosiy prinsiplar……………….……………….………… 1.3. Kuchlar va kuchlanishlar……………….……………….… 1.4. Nuqtaning ko‘chishi. Nuqtada deformatsiya………………. 2. Elastiklik nazaryasi asosiy tenglamalari……………….……… 2.1. Statik tenglamalar……………….……………….………… 2.2. Geometrik tenglamalar……………….……………….…… 2.3. Fizik tenglamalar (Umumlashgan Guk qonuni formulalari. 2 .4 .Masalani yechish metodi……………….……………….… 3. Jism nuqtasida kuchlanganlik holati……………….…………… 3.1. Bosh kuchlanishlarni hisoblash formulalari………………. 3.2. Mustaqil ish №1. Jism nuqtasida kuchlanganlik holatini aniqlash……………….……………….……………….….. 3.3. Jism nuqtasida kuchlanganlik holatini aniqlash uchun Maple dasturi……………….……………….…………… 4. Elastiklik nazaryasi tekis masalasini kuchlanishlar funksiyasi yordamida yechish(Eri funksiyasi) ……………….…………… 4.1. Tekis masala……………….……………….………………. 4.2. Kuchlanish funksiyasi(Eri funksiyasi) ……………….…… 4.3. Mustaqil ish №2. Elastiklik nazariyasi tekis masalasini kuchlanishlar funksiyasi yordamida yechish………………. 5. Elastiklik nazariyasi tekis masalalarini qutb koordinatalar yordamida yechish……………….……………….………………. 5.1. Asosiy tushunchalar……………….……………….……… 5.2. Mustaqil ish №3. Elastiklik nazariyasi tekis masalalarini qutb koordinatalar yordamida yechish……………….…… 3 4 4 4 5 7 9 9 10 11 12 13 13 14 25 29 29 31 32 39 39 41 1. UMUMIY TUSHUNCHALAR 1 .1 . Defo rma tsiyalanuv chi jism hiso b mo deli Elastiklik nazaryasida tashqi ta’sir faktorlari: kuchlar, temperaturaning o‘zgarishi, namlik, radiatsiya, bog‘lanishlarning siljishi va boshqalar ta’siridagi qattiq elastik jism kuchlanganlik-deformatsiyalanganlik holati o‘rganiladi. Buning uchun quyidagilarga imkon beruvchi matematik apparat qo‘llaniladi: qaralayotgan masala yechimini baholash; balka-devor, plastinkalar, qobiqlar, hajmiy jismlar hisobi va hokazo. Hisoblashlarda haqiqiy jism tuzilishining barcha xususiyatlarini e’tiborga olishning imkoniyati mavjud emas. Shuning uchun deformatsiyalanuvchi jismni hisoblash modelini qurishda bir qancha cheklanishlar va talablar qo‘yiladi: 1. Tutashlik – jismlarning atom tuzilmasi hisobga olinmaydi. Bu jismni uning xossalarini o‘zida saqlab qolgan cheksiz kichik elementar bo‘laklarga bo‘lish mumkin degani. 2. Bir jinslilik - jismning barcha nuqtalarida mexanik xossalari bir xil. 3. Izotroplik – barcha yo‘nalishlari bo‘yicha jismning mexanik xossalari bir xil. Agar har xil bo‘lsa, bu jism anizotrop deyiladi (masalan, daraxt). 4. Ideal elastiklik - tashqi kuchlar olib tashlangandan keyin jism o‘zining boshlang‘ich shakli va hajmini to‘liq tiklash xususiyatiga ega. 5. Chiziqli deformatsiyalanuvchi – jism nuqtalarining ko‘chishlari tashqi kuchga to‘g‘ri proporsional. 6. Tabiiy holatda qolish – boshlang‘ich holatda kuchlanish va deformatsiyalar nolga teng. 1 .2 . Aso siy qo idalar Chiziqli elastiklik nazariyasida quyidagi qoidalar qabul qilingan: 1. Jismning nisbiy bikrligi qoidasi – jism nuqtalarning ko‘chishlari uning o‘lchamlariga nisbatan kichik, nisbiy chiziqli va burchak deformatsiyalari birga nisbatan kichik (masalan, balka kesimlarining egilishlari va burilish burchaklari uning o‘lchamlariga nisbatan kichik. 4 2. Kuchlar ta’sirlarining o‘zaro bog‘liqmaslik qoidasi – bir nechta kuchlarning bir vaqtdagi ta’siridan hosil bo‘luvchi izlanayotgan natija (masalan, ko‘chishlar, kuchlanishlar, deformatsiyalar va hokazo), har bir kuch ta’sirining qanday tartibda qaralayotganligidan qatiy, nazar ularning har birining ta’siridan hosil bo‘lgan natijalar yig‘indisiga teng. 3. Sen-Venan qoidasi – jismning kichik bo‘lagiga qo‘yilgan o‘zaro tenglashgan kuchlar sistemasi kuch qo‘yilga nuqtadan uzoqlashgan sayin kuchlanishning miqdori tez kamayob borishiga olib keladi (masalan, ombur yoki qisqich simni uzadi). Bu qoidani Sen-Venan 1855yilda uzun prizmatik bruslarning egilishi va buralishi haqidagi tadqiqotlari natijasida yaratdi. Sen-Venan prinsipini boshqacharoq qilib quyidagicha ifodalash foydali: Agar jism sirtining uncha katta bo‘lmagan qismiga bosh vektori va bosh momenti nolga teng kuchlar sistemasi qo‘yilgan bo‘lsa, u holda bunday kuchlar sistemasi kuchlar qo‘yilgan qismdan uzoqlashib borish bilan juda tez kamayuvchi mahalliy (lokal) kuchlangan-deformatsialangan holatni vujudga keltiriladi. Sen-Venan qoidasi chegaraviy shartlarni integral qanoatlantirishga, ya’ni sirt kuchlari taqsimlanishining konkret qonunini emas, balki ularning bosh vektori va bosh momentini qanoatlantirishga imkon beradi. Aytilganlardan ko‘rinadiki, bu qoida asosida chegaraviy shartlarni ancha yumshatish mumkin: elastik jismning uncha katta bo‘lmagan qismiga qo‘yilgan berilgan kuchlar sistemasi boshqa masalani yechish uchun qulay bo‘lgan va jism sirtining oldingi kuchlar qo‘yilgan qismiga qo‘yilgan statik ekvivalent kuchlar sistemasi bilan almashtiriladi. 1 .3 . Kuchlar va kuchla nishlar Qattiq jismga ta’sir qiluvchi kuchlar ikki guruhga ajratiladi: 1. Sirt kuchlari – jismlarning o‘zaro ta’sir sirtida yuzaga keluvchi kuchlar bo‘lib, q kN/m2 intensivlik bilan ifodalanadi, ya’ni yuza birligiga mos keluvchi kuchlar qiymati. 2. Hajmiy kuchlar – jismning har bir nuqtasiga ta’sir qiluvchi kuchlar (og‘irlik kuchi, inersiya kuchlari, elektromagnit kuchlar). 5 Tashqi kuch ta’sirida deformatsiyalanuvchi jism atomlari orasidagi masofa o‘zgaradi. Bu o‘zgarish qo‘shimcha atomlara’ro kuchlarni vujudga keltiradi. Bu kuchlar kesimlar medoti bilan aniqlanadi: Jismning biror M nuqtasidan o‘tuvchi kesim o‘tkazamiz (1.1-rasm). Bu kesim jismni ikkita B va C qismga ajratadi. (a) kesimga v tashqi normal o‘tkazamiz va uning yo‘naltiruvchi kosinuslarini quydagicha aniqlaymiz: (1.1) cos(x, ); m cos(y, ); n cos(z, ). 1.1- rasm. 1.2- rasm. Shartli ravishda tashlab yuboriladigan C bo‘lakning B bo‘lakka ta’sirini noma’lum kuchlar bilan almashtiramiz. Bu kuchlarning jism kesimining butun yuzasi bo‘ylab taqsimlanish qonuni hozircha noma’lum. Shuning uchun M nuqtani o‘zida saqlovchi biror dA - cheksiz kichik maydonchaga ta’sir qiluvchi dF - cheksiz kichik kuchni deb belgilasak, u quyidagicha topiladi: dF P , dA0 dA lim (Pa, kPa…), (1.2) bu yerda P - tanlangan kesimning tanlangan nuqtasi atrofidagi birlik yuzaga mos keluvchi kuch bo‘lib, bu shu nuqtadagi to‘liq kuchlanishni ifodalaydi (1.2-rasm). To‘la kuchlanish haqidagi masalani yechish jarayonida bu kuchlanish koordinat o‘qlari bo‘ylab tashkil etuvchilarga ajratiladi, kesim esa koordinat tekisliklariga parallel qilib tanlab olinadi. Bunday holda kesimga nor6 mal koordinat o‘qlariga parallel bo‘ladi (1.3-rasm). Masalan, zOy tekislikka parallel kesimni tanlab olaylik. Bu kesimga qo‘yilgan normal bo‘ylab yo‘nalgan to‘la kuchlanishning tashkil etuvchisi (1.3-rasm) – bu normal kuchlanish bo‘lib, u x (indeks kuchlanishning yo‘nalishini ko‘rsatadi). To‘la kuchlanishning shu tanlangan kesimga urinma bo‘ylab yo‘nalgan tashkil etuvchilari – bu urinma kuchlanishlar bo‘lib, ular yx , zx (birinchi indeks yo‘nalishini, ikkinchisi kesimga normal yo‘nalgan o‘qni ifodalaydi) dan iborat (1.3-rasm). 1.3- rasm. Ishoralar qoidasi quyidagicha: agar kesimga qo‘yilgan tashqi normal ning yo‘nalishi birorta koordinata o‘qining musbat (manfiy) yo‘nalishi bilan mos tushsa, u holda kuchlanish musbat; agar ular mos koordinata o‘qlarining musbat (manfiy) tomoniga yonalgan bo‘lsa. Ma’lumki, jismning har xil nuqtalaridagi kuchlanishlarning qiymatlari har xil bo‘ladi, u holda umumiy holda barcha kuchlanishlar nuqtalar koordinatalarining funksiyalari bo‘ladi. 1 .4 . Nuqta ning k o ‘chis hi. Nuqtada defo rmatsiya Jismning atomlari orasidagi masofani o‘zgarishi natijasida uning o‘lchamlari va shakli o‘zgaradi, ya’ni u deformatsiyalanadi. Bu holda jism nuqtalari o‘zaro bog‘liq holda ko‘chadi. 7 Jismning kuch ta’siriga qadar holatidan A nuqtani tanlaymiz (1.4rasm). F kuch ta’sirida bu nuqta A1 holatga o‘tsin. AA1 – to‘la ko‘chish vektorini koordinata o‘qlari bo‘ylab tashkil etuvchilariga ajratamiz: U(x,y,z), V(x,y,z), W(x,y,z). 1.4-rasm. Ishoralar qoidasi quyidagicha: ko‘chish musbat ishorali bo‘ladi, agar u mos koordinat o‘qlarining musbat yo‘nalishi bilan mos tushsa. Jismdan biror A nuqtani o‘zida saqlovchi o‘lchamlari dx, dy, dz bo‘lgan parallelepiped ajratib olamiz (1.5-rasm). 1.5-rasm. Ko‘chishlarning kichikligi hamda kuchlanish va deformatsiyalar orasidagi bog‘lanish chiziqli ekanligidan paralelepiped deformatsiyasining ikki ko‘rinishini alohida qarash mumkin. 8 1. Qirralarining nisbiy o‘zgarishi yoki nisbiy chiziqli deformatsiyalar x , y , z . Ular musbat bo‘ladi, agar qirralar cho‘zilsa. Jism hajmini o‘zgarishi shu deformatsiyalardan bog‘liq. 2. To‘g‘ri burchaklar 1A2, 1A3, 2A3 larning o‘zgarishi yoki burchak deformatsiyalar (burchak siljishlari) xy , yz , zx . Ular musbat bo‘ladi, agar to‘g‘ri burchaklar qisqarsa. Jism shaklining o‘zgarishi shu deformatsiyalardan bog‘liq bo‘ladi. 2. ELASTIK NAZARIYASI ASOSIY TENGLAMALARI 2 .1 . Sta tik teng la ma la r 1. Elastik jism ichki nuqtalarning muvozanat differensial tenglamalari (Nave tenglamalari): x xy xz X 0; x y z y y yx x yz z Y 0; (2.1) z zx zy Z 0. z x y Bu yerda X, Y, Z – birlik hajmga to‘g‘ri keluvchi hajmiy kuchlarning mos ravishda x, y, z o‘qlaridagi proeksiyalari. 2. Elastik jism sirtidagi nuqtalarning muvozanat tenglamalari: X x xy m xz n ; Y m n; y yx yz (2.2) Z z n zx zy m . Bu yerda X , Y , Z – mos ravishda x, y, z o‘qlariga parallel sirt kuchlariga intensivligi. Ular musbat bo‘ladi, agar ularning yo‘nalishi koordinat o‘qlarining musbat yo‘nalishi bilam mos tushsa. l, m, n – sirt normalining yo‘naltiruvchi kosinuslari, bular (1.1) dan aniqlanadi. 3. Urinma kuchlanishlarning juftligi qonuni: 9 xy yx ; yz zy ; zx xz . (2.3) (2.3) ni hisobga olsak (2.1) va (2.2) tenglamalarda noma’lumlar soni oltita: x , y , z , xy , yz , zx . Demak, fazoviy masalada nuqtada kuchlanganlik holati oltita kuchlanishlar orqali ifodalanadi. Masalani yechishda (2.1) va (2.2) tenglamalar hamma vaqt birga qo‘llaniladi. Bundan esa uchta muvozanat tenglamalari oltita noma’lum kuchlanishlardan iborat, bu holda masala statik aniqmas bo‘ladi. Masalani yechish uchun jismning geometrik o‘zgarishlarini ifodalovchi qo‘shimcha tenglamalar kerak bo‘ladi. 2 .2 . Geo metrik teng la ma la r 1. Koshi tenglamalari: x xy U W V ; y ; z ; z y x V W W U U V ; yz ; zx . z y x z y x (2.4) Bu tenglamalar nuqtaning uchta noma’lum ko‘chishlari va shu nuqtadagi oltita noma’lum deformatsiyalarni, jami to‘qqizta noma’lumlarni o‘z ichiga olgan. 2. Deformatsiyalarning birgalikda yoki uzviylik tenglamalari (SenVenan tenglamalari): 2 x y 2 2 y z 2 2 y x 2 2 xy xy ; 2 2 z yz ; yz y 2 2 z 2 x 2 zx ; zx x 2 z 2 2 y xy yz zx 2 ; y z x y xz 2 z yz zx xy ; 2 z x y z yx 10 (2.5) 2 x zx xy yz 2 . x y z x yz Bu tenglamalarning fizik ma’nosi quyidagicha: Agar deformatsiyalar ifodasi (2.5) tenglamalarni qanoatlantirsa, bu deformatsiyagacha tutash bo‘lgan jism deformatsiyadan keyin ham tutash va uzluksizligicha qolishini bildiradi. (2.4) formula bilan aniqlanuvchi deformatsiyalar hamma vaqt (2.5) tenglamalarni qanoatlantiradi, chunki (2.5) tenglamalar (2.4) formulalardan hosil qilingan. Deformatsiyalarni boshqa ko‘rinishda topishda ularning (2.5) tenglamalarni qanoatlantirishi ta’lab qilinadi. 2 .3 . Fizik tengla ma la r Umumlashga Guk qonuni formulalar: xy 1 x y z ; xy ; G yz 1 y y x z ; yz ; (2.6) G 1 z z x y ; zx zx . G Bu yerda (kPa) – bo‘ylama elastiklik moduli. U chiziqli deformatsiyalanishlarda materialning elastiklik xossasini ifodalaydi; G (kPa) – siljish moduli. Bu siljish deformatsiyasida materialning elastiklik xossasini ifodalaydi; - Puasson koeffitsienti. x E va har bir material uchun tajriba yo‘li bilan aniqlanadi. G . (2.7) 21 (2.6) tenglamalar elastik, bir jinsli izotrop jismda deformatsiya va kuchlanishlar orasida chiziqli bog‘lanishini ifodalaydi. Fizik tenglamalarni teskari shaklda, ya’ni kuchlanishlarni deformatsiyalar orqali ifodalash mumkin: x 2G x : xy G xy ; y 2G y : 11 yz G yz ; (2.8) z 2G z : zx G zx , bu yerda x y z (2.9) - nisbiy hajmiy deformatsiya; 1 1 2 (2.10) - Lame koeffitsienti. 2 .4 . Ma sa lani y echish meto di Hisoblash uchun quydagilar berilishi kerak: 1. Jismning geometrik o‘lchamlari. 2. Ta’sir qiluvchi kuchlar. 3. Mahkamlanish shartlari. 4. Material uchun , G, ning qiymatlari. Quydagilarni topish kerak: 1. Oltita kuchlanishlar – x , y , z , xy , yz , zx . 2. Oltita deformatsiyalar – x , y , z , xy , yz , zx . 3. Uchta ko‘chishlar– U, V, W. Jami 15 ta noma’lum. Ularni aniqlash uchun quydagi tenglamalar mavjud: 1. Uchta Nave tenglamalari (2.2) munosabatlar bilan berilgan. 2. Oltita Koshi tenglamalari. 3. Oltita umumlashgan Guk qonuni formulalari. Jami 15 tenglama, endi matematik jihatdan masalani yechish mumkin. Bu noma’lumlardan qaysi birlarini birinchi navbatda aniqlash muhim. Shunga ko‘ra masalani yechish quydagicha guruhlarga ajratildi: 1. Kuchlanishlarga nisbatan yechish, bunda asosiy noma’lumlar oltita kuchlanishlar bo‘ladi. 2. Ko‘chishlarga nisbatan yechish, bunda asosiy noma’lumlar uchta ko‘chish vektori komponentalari bo‘ladi. 12 3. Aralash shaklda yechish, bunda asosiy noma’lumlarning bazilari ko‘chish va bazilari kuchlanishlar bo‘ladi. 3. JISM NUQTASINING KUCHLANGANLIK HOLATI 3.1. Bosh kuchlanishlarni hisoblash formulalari Umumiy holda elastik jism ixtiyoriy nuqtasining kuchlanganlik holati 9 ta komponentalar bilan tavsiflanadi (3.1-rasm). Elastik jism elementining fazoviy oriyentasiyasida uning normal va urinma kuchlanishlari o‘zgaradi. Hamma vaqt shunday oriyentasiya mavjudki, bunda uning yoqlarida urinma 3.1-rasm kuchlanish bo‘lmaydi. Bunday element bosh element deb, qurilmalarning mustahkamligini aniqlovchi uning yoqlaridagi normal kuchlanishlar bosh kuchlanishlar deb yuritiladi. Yoqlar bosh yuzachalaga normal yo‘nalgan o‘qlar kuchlanish tenzorining bosh o‘qlari bo‘lib, ular boshlang‘ich koordinatalar sistemasidan bog‘liq emas. Ular 1 , 2 , 3 kabi belgilanib, 1 2 3 algebraik tengsizlikni qanoatlantirishi shart. Elastik jism nuqtasining kuchlanganlik holati matematik nuqtai nazardan ushbu x xy xz (3.1) T yx y yz zx zy z kuchlanish tenzori bilan xarakterlanadi. 13 T kuchlanish tenzori komponentalarining ma’lum qiymatlarida bosh kuchlanishlarni topish uchun ushbu x xy xz yx y yz 0 zx zy z (3.2) 3 I1 2 I 2 I 3 0 (3.3) yoki kubik tenglamani yechish zarur, bunda tenglamaning koeffitsiyentlari I1 , I 2 , I 3 kuchlanish tenzori invariantlari bo‘lib, ular quyidagi ifodalardan topiladi: I1 x y z , I 2 x xy y yz z xz , yz y zy z zx x x xy xz 2 2 2 . I 3 yx y yz x y z 2 xy yz zx x yz y zx z zx zx zy z (3.4) Agar I 3 0 bo‘lsa, jismning kuchlanganlik holati uch o‘qli yoki hajmiy; I 3 0, I 2 0 bo‘lsa, ikki o‘qli yoki yassi; I 3 0, I 2 0, I1 0 bo‘lsa, bir o‘qli yoki chiziqli deb ataladi. (3.1) tenglama hamma vaqt uchta yechimga ega bo‘lib, ular quyidagi munosabatlardan aniqlanadi: 1 2 p p I I cos 1 , cos 1 ; 2,3 3 3 3 3 3 3 3 (3.5) bu yerda I12 p I2; 3 cos q 2 p 3 3 ; 2 I1 I 1 q 2 I 2 I 3 . 3 3 Kuchlanish tenzori invariantlari bosh kuchlanishlar orqali quyidagicha hisoblanadi: I1 1 2 3 3 0 ; I 2 1 2 2 3 3 1 ; I 3 1 2 3 , bu yerda 0 - o‘rtacha kuchlanish: 14 0 x y z 3 1 2 3 3 . 3.2. Mustaqil ish №1. Jism nuqtasida kuchlanganlik holatini aniqlash Topshiriqni bajarish namunasi 3.1-Masala. Kuchlanishlarning qiymatlalari quyidagicha x =-300 MPa; y =360; z =-180; xy =270; yz =360; zx =540 berilganda quyidagilarni aniqlang: 1. Berilgan kuchlanishlar ishorasini hisobga olgan holda yo‘nalishlarini rasmda tasvirlang. 2. Bosh kuchlanishlarni aniqlang va to‘g‘iriligini tekshiring. 3. Bosh tekislik holatini (bu tekislik normali yo‘naltiruvchi kosinuslarini aniqlang). 4. Rasmda normal va bosh tekisliklarni tasvirlang. Topshiriqni bajarish tartibi: 1. Kuchlanishlar yo‘nalishlari quyidagi 3.2-rasmda tasvirlangan. 2. Bosh kuchlanishlar qiymatini aniqlaymiz. Kuchlanganlik holati invariantlarini (3.4) formulalar yordamida aniqlaymiz: I1 x y z 300 360 180 120 (МПа); 2 2 2 I 2 x y y z z x xy yz zx 300 360 360(180) (180)(300) 270 2 360 2 540 2 61,29 10 4 ( МПа 2 ); 2 2 2 I 3 x y z 2 xy yz zx x yz y zx z xy (300) 360(180) 2 270 360 540 (300) 360 2 360 540 2 (180) 270 2 72,442 106 ( МПа3 ). 15 Endi (3.3) kubik tenglama yechimlari bosh kuchlanishlar. 1 , 2 , 3 ni topamiz. Buning uchun quyidagi parametrlarni aniqlaymiz. I12 (120) 2 4 p I2 61,29 10 61,67 10 4 ( МПа 2 ); 3 3 II 2 1 2 q 1 2 I13 I 3 (120) (61,29 10 4 ) (120) 3 3 27 3 27 72,442 10 6 47,796 10 6 ( МПа 3 ). r 0,5774 p 0,5774 61,67 10 4 4,534 10 2 ( МПа). q 47,796 10 6 cos 3 0.2564 ( рад). 2r 2 (4,534) 3 7510. Eslatma: cos ni aniqlashda r ning ishorasi q ishorasi bilan bir xil olinadi. Bosh kuchlanishlar quyidagi tenglama ildizlari bo‘ladi. 3 I1 2 I 2 I 3 0 ; y 3 py q 0, Bularni parametr orqali yozamiz: 3.2-rasm 7510 y1 2r cos 2(4,534 10 ) cos 9,066 10 2 0,9059 821,47 ( МPа); 3 3 2 y2 2r cos 60 2(4,534 102 ) cos 60 253 743,3 ( МPа); 3 y3 2r cos 60 2(4,534 102 ) cos 60 253 78,16 ( МPа). 3 Ildizlarni tekshiramiz: y1 y2 y3 0; 821,47 743,3 78,16 0. Bosh kuchlanishlarni quyidagi formulalardan topiladi: I i y i 1 , i 1, 2, 3. 3 16 120 781,47 ( МПа); 3 2 743,3 40 783,3 ( МПа); 1 821,47 3 78,18 40 118,16 (МПа). Bosh kuchlanishlarni 1 2 3 tartib bo‘yicha yozamiz : 1 781,47 (МПа); 2 118,16 (МПа); 3 783,3 (МПа). Bosh kuchlanishlar qiymatlarini tekshiramiz. I1 1 2 3 781,47 118,16 783,3 120 ( МPа); I 2 1 2 2 3 3 1 781,47(118,16) (118,16)(783,3) (783,3) 781,47 61,20 10 4 ( МPа2 ); I 3 1 2 3 781,47 (118,16) (783,3) 72,4 106 ( МPа3 ). 3. Bosh tekislikning holati uning normali yo‘naltiruvchi kosinuslari qiymatilari bilan aniqlanadi. Bosh tekislik normali yo‘naltiruvchi kosinuslarini bizga ma’lum quyidagi munosabatlardan aniqlaymiz: i ( y i )( xz ) xy yz ; ni ( x i )( y i ) 2 xy mi ( x i )( yz ) yx xz , i 1, 2, 3. ni ( x i )( y i ) 2 xy ( / n) i (m / n) i 1 / ni 2 Masalan, 2 2 1 kuchlanish bosh tekisligi holati i o‘rniga 1 ni qo‘yib hisoblaymiz: 1 (360 781,47)(540) 270 360 32,479 10 4 0,8482; n1 (300 781,47)(360 781,47) (270) 2 38,291 10 4 m1 (300 781,47)(360) 270 540 53,513 10 4 1,397. n1 38,291 10 4 38,291 10 4 (0,8482 ) 2 (1,397 ) 2 1 / n12 ; n1 1 0,5219 0,8482 0,4427 ; 1 1 0,5219 ; 0,8482 ; 3,671 0,5219 m1 1,397 ; m1 0,7291 . 0,5219 Tekshirish: 17 zx 1 zy m1 ( z 1 ) n1 0. 540 0,4427 360 0,7291 (180 781,47) 0,5219 0. Topilgan yo‘naltiruvchi kosinuslarning qiymatlari yordamida birinchi bosh tekislik va uning K nuqtasiga o‘tkazilgan normalni quyidagi rasmda tasvirlaymiz. 3.3-rasm 3.2.Masala. O‘lchamlari AB 10 sm, BC 7 sm uchburchakli plastinka (3.4-rasm) tomonlaridagi ko‘rsatilgan kuchlanishlar MPa da berilgan. Plastinka muvozanatda bo‘lishi uchun yetishmayotgan kuchlanishlarni toping: plastinka mustahkamligini tekshiring; plastinka deformasiyasini aniqlang; plastinka uchlari ko‘chishlarini toping. Puasson koeffitsiyenti v 0,3 , elastiklik moduli E 2 GPa. Yechish. 1. 3.4-rasmda berilgan kuchlanishlarning ishorasi mos yo‘nalishlari bo‘yicha plastinka tomonlariga quyidagicha olamiz. y 6 MPa, xy 5 MPa, 2 MPa. Juftlar qonuniga ko‘ra xy yx . Noma’lum kuchlanishlar x yuzagacha urinma va x normal kuchlanishlar hisoblanadi. Bu kuchlanish vektorlari yo‘nalishlari musbat ifodalangan. 2. Noma’lum kuchlanishlarni hisoblaymiz. Plastinka chetki tomonlari yuzalarini 18 3.4 – rasm. topamiz: FBC 7 t , FAB 10 t , FAC 7 2 10 2 t 12,21t , bu yerda t - plastinka qalinligi, xy yx ekanligini hisoblagan holda muvozanat tenglamalarini tuzamiz: X k x FBC yx FAB cos FAC sin FAC 0 , Yk y FAB xy FBC sin FAC cos FAC 0 . Bu yerda BC AC cos , AB AC sin , sin 10 / 7 2 10 2 10 / 12,21 0,82 , cos 7 /12,21 0,57 , u holda tenglamalar sistemasi quyidagi ko‘rinishga keladi. Ushbu X k x 0,57 5 0,82 2 0,57 0,82 05, Yk 6 0,82 5 0,57 2 0,82 0,57 0 tenglamalar sistemasini yechamiz. 10,71 MPa, x 20,45 MPa. 3. Bosh kuchlanishlarni aniqlaymiz: 2 max ( x y ) / 2 ( x y ) 2 / 4 xy 21,36 MPa, 2 min ( x y ) / 2 ( x y ) 2 / 4 xy 6,91MPa. 4. Maksimal va minimal urinma kuchlanishlarni quyidagicha topamiz: 1 1 max ( max min ) (21,36 6,91) 14,14 MPa, 2 2 min max 14,14 MPa. 5. Bosh uchning og‘ish burchagini quyidagicha hisoblaymiz : tg ( max ) max x 21,36 20,45 0,18 , xy 5 bundan max 10,360 . 6. Bosh kuchlanishlarni aniqlaymiz: 1 2 3 , 1 21,36 MPa, 2 0 , 1 6,91MPa. 7. Plastinkada deformasiyalarni hisoblaymiz. Guk qonunidan nisbiy bosh deformasiyalarni topamiz, ya’ni x1 , y1 o‘qlar bo‘yicha, burilish 19 burchagi max larni, Yung moduli E 2 103 MPa va Puasson koeffitsiyenti v 0,3 ekanligini hisobga olsak, u holda max v min 21,36 6,91 0,3 117,18 10 4 , 3 E 2 10 v max 6,91 21,36 y1 min min 66,61 10 4 , 3 E 2 10 min 21,36 6,91 z v max 0,3 21,67 10 4 . 3 E 2 10 x1 max Hajmiy deformasiya esa V / V x1 y1 z 28,9 10 4 . 8. Berilgan kuchlanish holatida plastinka shaklini o‘zgarishini ifodalaymiz. Uchburchak uchlarining o‘qlar bo‘yicha ko‘chishlarini og‘irlik markazidan bog‘liq hisoblaymiz. Uchlarning markaziy o‘q xy larning max o‘zgarishidagi x1 y1 holati quyidagicha hisoblanadi. x1 x cos max y sin max , y1 y cos max x sin max . Og‘irlik markazi koordinatalarini nolga tenglik shartidan x0 0 ( x A xB xC ) / 3 dan xB 3,33 sm ni topamiz. Xuddi shunday yC y B 7 va y A y B tenglamalardan y0 0 ( y A y B yC ) / 3 ekanligida y A 2,33 sm topiladi. Natijalarni jadvalda keltiramiz: A B C x y x1 y1 6,67 -3,33 -3,33 -2,33 -2,33 4,67 6,98 -2,86 -4,12 -1,10 -2,90 4,00 Yuqoridagi formulalardagi trigonometrik cos max 0,98 , sin max 0,18 teng bo‘ladi. 9. Uchlarning aniqlaymiz: ko‘chishlarini topilgan funksiya deformasiyalar x1A x1A x1 6,98 117,18 10 4 81,76 10 3 sm, y1A y1A y1 1,1 66,6110 4 7,3 10 3 sm, 20 qiymatlari orqali x1B x1B x1 2,86 117,18 10 4 33,5 10 3 sm, y1B y1B y1 2,9 66,6110 4 19,28 10 3 sm, x1C x1C x1 4,12 117,18 10 4 48,25 10 3 sm, y1C y1C y1 4 66,6110 4 26,59 10 3 . 3.3-Masala. Jismning elementar hajmiga ta’sir qiluvchi kuchlar 3.5rasmda berilgan. Bosh normal va urinma kuchlanishlarni nisbiy bosh deformasiyalarni, nisbiy hajm o‘zgarishi, oktaedrik kuchlanishlarni aniqlang. Materialning elastiklik moduli E 1 105 MPa va Puasson koeffitsiyenti v 0,4 . 3.5 – rasm. Yechish. 1. Berilganlarga ko‘ra kuchlanishlarni quyidagicha ifodalaymiz: x 11MPa, y 13 MPa, z 9 MPa, xy 12 MPa, xz 14 MPa, yz 1MPa. 2. Kuchlanish tenzori invariantlarini quyidagicha topamiz: J1 ( x y z ) 11 13 33 9 MPa, 2 2 2 J 2 x y x z xy zx yz 990 MPa , 2 2 2 J 3 x yz y yx x y z 2 yz yx xz 2190 MPa . 3 3. 3 J1 2 J 2 J 3 0 kubik tenglamani yechamiz. 21 Bu tenglamani yechishda Nyutonning iterasiya metodi (Maple sistemasida fsolve(sigma * *3 9. * sigma * *2 990. * sigma 2190.) operatorini kiritish yetarli)dan foydalanamiz; qavs ichidagi (k 0,1,2,...,n) nomerlar iterasiya nomerlari ( k 1) (k ) (3k ) J1 (2k ) J 2 ( k ) J 3 3 (k ) 2 2 J1 ( k ) J 2 . Boshlang‘ich yaqinlashish 0 ( x y z ) / 3 3 MPa ekanligini beradi. (1) (3) 3 9(3) 2 990 3 2190 3 3 5,1268 2,127 MPa, 3(3) 2 18 3 990 ( 2) (2,127) 3 9(2,127) 2 990 2,127 2190 2,127 2,127 MPa, 3(2,127) 2 18 2,127 990 (3) (2,271) 3 9(2,271) 2 990 2,271 2190 2,271 2,271MPa. 3(2,271) 2 18 32,271 990 Oxirgi ikki iterasiyadan 2,27 MPa ekanligini topish mumkin. Demak kubik tenglama birinchi yechimi 2,27 MPa, 3 9 2 990 2190 0 kubik tenglamani ( 2,27) ga bo‘lamiz: 3 9 2 990 2190 3 2,27 2 2,27 2 11,27 964,4 11,27 2 990 2190 11,27 2 25,6 964,4 2190 964,4 2190 Birinchi ildiz to‘g‘ri topilsa, bo‘lishda qoldiq hosil bo‘lmaydi. Olingan 2 11,27 964,4 0 kvadrat 1* 25,93 MPa, 2* 37,20 MPa ekanligini 1 25,93 MPa, 2 2,27 MPa, 3 37,20 MPa. 4. Tekshirish. Invariantni topamiz : 22 tenglamani tartib yechib bo‘yicha J1 ( 1 2 3 ) 25,93 2,27 37,20 9 MPa, J 2 1 2 2 3 1 3 25,93 2,27 2,27 37,2 990 MPa, J 3 1 2 3 2190 MPa. Yuqoridagi natijalar bilan natijalar bir xil. 5. Bosh o‘qlarning yo‘naltiruvchi kosinuslarini topamiz. ( y 1 )m1 / l1 yz n1 / l1 xy 0, xy m1 / l1 xz n1 / l1 ( y 1 ) 0. x1 l m1 , x2 1 belgilashlar kiritamiz. U holda bu tenglama m1 l1 quyidagi ko‘rinishga keladi. 12,97 x1 1 x2 12 0, 12 x1 14 x2 14,97 0. Hosil bo‘lgan sistemani yechib, x1 0,95 , x2 0,25 ekanligini aniqlaymiz. Bundan esa yo‘naltiruvchi kosinus l1 1/ 1 x12 x22 1/ 1 (0,95) 2 (0,25) 2 0,71. Bu orqali boshqalarini ham quyidagicha topamiz m1 x1l1 0,95 0,71 0,68 , n1 x2l1 0,25 0,71 0,18 . 6. Yechimni tekshiramiz: m12 n12 l12 (0,68) 2 (0,71) 2 0,46 0,03 0,51 1. 7. Guk qonuniga ko‘ra nisbiy bosh differensiallar quyidagicha topiladi: v( 2 3 ) 25,93 0,4 34,93 5 1 1 10 3,99 10 4 , E 1,0 v( 3 1 ) 2,27 0,4 11,27 5 2 2 10 0,68 10 4 , E 1,0 v( 1 2 ) 37,2 0,4 28,2 5 3 3 10 4,85 10 4 . E 1,0 8. Hajmning nisbiy o‘zgarishini hisoblaymiz (V1 V0 ) / V0 1 2 3 (3,99 0,68 4,85) 10 4 0,18 10 4 . 9. Bosh urinma kuchlanishlarni topamiz: 23 1 ( 2 3 ) / 2 (2,27 37,20) / 2 19,73 MPa, 2 ( 3 1 ) / 2 (37,20 25,93) / 2 31,56 MPa, 3 ( 1 2 ) / 2 (25,93 2,27) / 2 11,83 MPa. 10. Oktoedrik kuchlanishini topamiz 2 2 oct 12 22 32 19,732 31,56 2 11,832 26,04 MPa. 3 3 Mustaqil yechish uchun topshiriqlar 1. 2. 3. 4. Kuchlanishlarning qiymatlalari quyidagicha berilgan (1-jadval). Quyidagilarni aniqlang: Berilgan kuchlanishlar ishorasini hisobga olgan holda yo‘nalishlarini rasmda tasvirlang. Bosh kuchlanishlarni aniqlang va to‘g‘iriligini tekshiring. Bosh tekislik holatini (bu tekislik normali yo‘naltiruvchi kosinuslarini) aniqlang. Rasmda normal va bosh tekisliklarni tasvirlang. 1-jadval MPa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x y z xy yz zx 80 100 90 -90 100 160 100 100 150 -140 60 120 90 -90 100 80 80 150 70 -60 160 80 120 -120 100 60 120 50 80 -100 100 50 60 80 60 100 120 100 -90 60 60 100 60 60 80 -90 50 50 -80 100 80 50 100 100 100 -60 -50 -100 60 90 24 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 150 130 -70 40 50 45 -45 50 80 50 50 100 -150 100 150 90 100 -130 30 60 45 -45 50 40 40 80 50 -70 80 100 60 70 -100 80 40 60 -60 50 30 60 30 60 -80 70 80 100 90 120 50 25 30 40 30 50 60 50 -70 60 90 90 -50 100 60 30 50 30 30 40 -45 25 30 -100 90 -50 100 -50 90 90 40 25 50 50 50 -30 -25 -50 40 90 -50 100 3.3. Jism nuqtasida kuchlanganlik holati aniqlash masalalarinisi uchun Maple dasturi 3.2-masalani yechish dasturi Программа 1 (P1.mws) > restart; # Masala 3.2. > nu:=0.3:# Pusson koeffitsienti > E:=2e3: # elastiklik moduli > AB:=10.: BC:=7.: > x:=[2*AB/3,-AB/3,-AB/3]:# uchlarning kordinatalari > y:=[-BC/3,-BC/3,2*BC/3]: > beta:=arctan(AB/BC): > BC:=AC*cos(beta): AB:=AC*sin(beta): > #Kuchlanish, MPa > sigma[y]:=-6: tau[xy]:=-5: sigma[]:=-2: 25 > eqx:=-sigma[x]*BC-tau[xy]*AB+ > sigma[ ]*cos(beta)*AC-tau[ ]*sin(beta)*AC=0: > eqy:=-sigma[y]*AB-tau[xy]*BC+ > sigma[ ]*sin(beta)*AC+tau[ ]*cos(beta)*AC=0: > r:=solve({eqx,eqy},{tau[ ],sigma[x]}): assign(r): > s0:=(sigma[x]+sigma[y])/2: > s1:=sqrt(((sigma[x]-sigma[y])/2)^2+tau[xy]^2): > sigma[max]:=s0+s1: > sigma[min]:=s0-s1: > tau[max]:=(sigma[max]-sigma[min])/2: > tau[min]:=-tau[max]: > alpha:=arctan((sigma[max]-sigma[x])/tau[xy]): > alphaG:=evalf(alpha*180/Pi);# Угол в градусах alphaG := −10.35546222 > s:=sort([sigma[max],sigma[min],0],‘>‘): > epsilon[x1]:=(sigma[max]-nu*sigma[min])/E: > epsilon[y1]:=(sigma[min]-nu*sigma[max])/E: > epsilon[z]:=-nu*(sigma[min]+sigma[max])/E: > Hajmiyning nisbiy o‘zgarishi:=epsilon[x1]+epsilon[y1]+epsilon[z]: > # Almashtirish matrisasi > A:=Matrix([[cos(alpha),sin(alpha)], > [-sin(alpha),cos(alpha)]]): > # Uchlar kordinatalari matritsa > B:=Matrix([x,y]): > Z:=A.B:# Uchning burilgan o‘qlardagi koordinatalari > DeformatsiyaX=[seq(Z[1,k],k=1..3)]*epsilon[x1]; > DeformatsiyaY=[seq(Z[2,k],k=1..3)]*epsilon[y1]; Hisob natijalari: DeformatsiyaX = [0.08176493987, −0.03350996750, −0.04825497235] DeformatsiyaY = [0.007307116553, 0.01928096580, −0.02658808236] 26 3.3-masalani yechish dasturi Программа 2. (P 3.3.mws) > restart;# Masala3.3 > with(LinearAlgebra): Puasson koeffitsienti, Yung koeffitsienti (MPa) > nu:=0.4: E:=1e5: Berilgan kuchlanishlar sigma11,tau12,tau13,sigma22,tau23,sigma33 > S:=Matrix([[11.,12,14],[13,1],[-33]], > shape=symmetric,scan=triangular [upper]); 11 12 14 s : 12 13 1 14 1 33 Bosh kuchlanishlar > S0:=Eigenvalues(S); - 37.1974763823047852 S0 := 2.27082811323587076 25.9266482690689272 > E1:=Vector(3,[1,1,1]);# Yordamchi vektor 1 E1 := 1 1 Bosh urinma kuchlanishlar > Tau:=CrossProduct(E1,S0)/2: Tau[2]:=-Tau[2]: Tau; 11.8279100800000006 31.5620623249999994 19.7341522450000008 > 2/3*Norm(Tau,2);# Oktaedrik kuchlanish 26.03843313 > s:=sort([S0[1],S0[2],S0[3]],‘>‘): > with(ListTools): > for i to 3 do > eps[i]:=(s[1]-(s[2]+s[3])*nu)/E: 27 > s:=Rotate(s,1);# Doiraviy o‘rin almashtirish > od: > evalf(seq(eps[i],i=1..3),4); > Hajmning nisbiy o‘zgarishi =add(eps[i],i=1..3); Hisob natijalari: 0.0003990, 0.00006779, −0.0004848 Hajmning nisbiy o‘zgarishi = −0.0000179984000 Sinov savollari 1. Sirt kuchlari va hajmiy kuchlar haqida tushuncha bering. 2. Qanday tashqi ta’sirlar qurilma elementining deformasiyalanishiga olib keladi? 3. Qattiuq jism hisob modeli gipotezalarini keltiring. 4. Elastiklik nazariyasining asosiy tamoillarini asoslang. 5. Jism nuqtasidagi to‘la kuchlanish tushunchasini bering. 6. To‘la kuchlanish qanday tashkil etuvchilarga ajraladi? 7. Kuchlanish uchun ishora qoidasini asoslang. 8. Elastiklik nazariyasining asosiy tenglamalari guruhlarini ayting. 9. Kuchlanishning berilgan ifodasida to‘la jism muvozanati qanday tekshiriladi? 10. Fazoviy jism nuqtasida kuchlanganlik holatini nechta kuchlanish ifodalaydi? 11. Qanday jismlar bikr jism deb ataladi? 12. Jismning ixtiyoriy kesimi qanday yasaladi? 13. Jism nuqtasida deformasiyalanganlik holatini qaysi deformasiyalar ifodalaydi? 14. Sirt kuchlari uchun ishora qoidasini asoslang. 15. Jism nuqtasida ko‘chishlar uchun ishora qoidasini asoslang. 16. Jism nuqtasidagi qaysi deformasiyalar E va G modullarga mos keladi? 28 17. Elastiklik nazariyasi masalalarining yechishning asosiy usullarini ayting. 18. Nuqtadan o‘tuvchi qaysi yuza bosh yuza deb ataladi? 19. Bosh kuchlanishlar qanday tartibda joylashgan bo‘ladi? 20. Kuchlanishlarni belgilashda indekslarning ma’nosini tushuntiring. Mustaqil ishlash uchun adabiyotlar 1. Xolmurodov R.I., Xudoynazarov X.X. Elastiklik nazariyasi. I-II qism. Toshkent: Fan, 2003 y. 2. Маматқулов Ш. Эластиклик назариясидан маърузалар. - Т.: ЎзМУ нашри, 1995. 3. Самул В.И. Основы теории упругости и пластичности: Учеб. пособие для вузов / В.И. Самул.- 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1982. – 264 с. 4. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести: Учеб./Н.И. Безухов.- 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1968. – 512 с. 4. ELASTIKLIK NAZARIYASI TEKIS MASALASINI KUCHLANISHLAR FUNKSIYASI (ERI FUNKSIYASI) YORDAMIDA YECHISH 4 .1 . Tekis ma sa la Elastiklik nazariyasida ikkita tekis masala farqlanadi (Oxy tekisligida qaraymiz) 1. Tekis deformatsiyalangan holat, bu holda deformatsiyalar tekislikda bo‘lib, ya’ni z o‘qi yo‘nalishdagilari nolga teng bo‘ladi: z 0 , zx 0 , zy 0 . Bu masalada berilgan jismni koordinata o‘qlaridan z o‘qi yo‘nalishidagi o‘lchami boshqa o‘lchamlariga nisbatan juda katta va barcha ta’sir etuvchi kuchlar z o‘qiga perpendikulyar bo‘lgan tekislikda 29 hamda z ning o‘zgarishidan bog‘liq emas deb qaraladi (masalan uzun plastinka, tayanch devor, plotina). 4.1-rasm 2. Umumlashgan tekis kuchlanish holati, bu holda tekislikdagi z , zx , zy kuchlanishlar nolga teng. Bunday masalaga yon qirralari bo‘ylab kuch ta’siri qo‘yilgan yupqa plastinkani hisoblash masalasi kiradi (4.2rasm). Plastinka qalinligi ni boshqa o‘lchamlariga nisbatan kichik, lekin chekli aniq miqdori uchun quydagilar o‘rinli bo‘ladi: a) kuchlanishlar bu tekislikda nolga teng; b) x , y , xy noma’lum kuchlanishlar plastinka qalinligi bo‘ylab tekis taqsimlangan. Tekis masalani yechishda (2.1)–(2.8) tenglamalarda z dan bog‘liq hamma hadlar olib tashlanadi. Bu holda statik va geometrik tenglamalar bir xil, fizik tenglamalar esa boshqacha bo‘ladi. 4.2-rasm 30 Hammasi ikkita Nave tenglamalari, (ikkita jism sirtidagi muvozanat tenglamalari bilan birga) uchta x , y , xy noma’lum kuchlanishlardan iborat. Uchta Koshi tenglamalari (bitta deformatsiyalarni birgalikda tenglamasi bilan) beshta noma’lumli ikkita u, v ko‘chish; uchta x , y , xy deformatsiya; uchta fizik tenglamalar. Demak tekis masalani yechish uchun sakkista noma’lum va sakkista tenglama kerak bo‘ladi. 4 .2 . Kuchlanish funksiy asi (Eri funksiyasi) Elastiklik nazariyasi tekis masalalari uchun asosiy munosabatlar quyidagicha bo‘ladi: Koshi munosabatlari, u v u v xy y ; x ; ; (4.1) y x y x deformasiyalarning uzviylik tenglamalari: 2 2 2 x y xy 2 0 . (4.2) xy y 2 x Kuchlanish va deformasiyalar orasidagi bog‘lanish umumlashgan Guk qonuniga ko‘ra 1 x ( x y ) ; E 1 y ( y x ) ; E xy 2(1 ) xy , E (4.3) bu yerda E – elastiklik moduli, - Puasson koeffitsiyenti. (4.3) ifodalarni (4.2) tenglamaga qo‘ysak, quyidagiga kelamiz: 2 2 x x 2 xy 2 xy x y 0 . 2 2 2 2 2 x xy xy y x y Muvozanat differensial tenglamasi x xy X 0; x y 2 y y bu yerda X va Y – hajmiy kuchlar. 31 xy x Y 0 , (4.4) (4.5) Hajmiy kuchlar X Y 0 desak, (4.5) tenglamani qanoatlantaruvchi kuchlanish funksiyasi ni kiritamiz. 2 x 2 ; y 2 y 2 ; x xy 2 ; xy (4.6) (4.6)ni (4.4) ga qo‘ysak, quyidagiga kelamiz : 4 4 4 2 2 2 4 0 x 4 x y y (4.7) 2 2 0 , (4.8) yoki bu yerda 22 - bigarmonik operator: 2 2 2 2 4 4 4 2 2 2 2 4 2 2 2 4 . x y y x y x y x Chegaraviy shartlar esa quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi: X x xy m; 2 2 Y y m yx . (4.9) (4.10) (4.8) tenglamani yechib, (4.6) formuladan kuchlanishlarni, Guk qonuni (4.3) ga ko‘ra deformasiyalarni topish mumkin. (4.1) ni integrallab, (4.10) chegaraviy shartlarni hisobga olib, ko‘chishlar topiladi. 4.3. Mustaqil ish №2. Elastiklik nazariyasi tekis masalasini kuchlanishlar funksiyasi yordamida yechish Topshiriqni bajarish tartibi Masala. To‘g‘ri to‘rtburchak shaklda birlik qalinlikdagi plastinka berilgan (4.3-rasm), ( x, y) kuchlanish funksiyasi 4.1-jadvalda va uning parametrlari qiymatlari 4.2-jadvalda keltirilgan. Hajmiy kuchlar hisobga olinmaganda quyidagilarni toping: 1. Berilgan funksiyani tekis masala yechimi bo‘lishini tekshiring. 2. Berilgan funksiya yordamida kuchlanishlar ifodasini toping. 32 3. Kuchlanishlar epyurasini quyidagi hollar uchun quring: a) x normalli kesimda x , yx kuchlanishlarni; b) y normalli kesimda – y , xy kuchlanishlarni (x va y larning qiymatlari 4.2-jadvalda berilgan). 4. X , Y sirt kuchlarini plastinka hamma tomonlari uchun aniqlang, kuchlar yo‘nalishlari bo‘yicha sirt kuchlarining epuyralarini quring. 4.3-rasm 4.1-jadval Funksiya (x,y) 2 № 1 1 a( x 4 y 4 ) bx 2 y xy 3 2 ax( x 2 y 2 ) bx 2 y xy 3 ay( x 2 y 2 ) bxy 2 xy 4 axy 3 b x 2 y 2 5 ax 3 bx 2 y xy 2 xy 6 y2 2 a( x y ) by by x 3 7 a( y 4 x 4 ) bxy 3 x 2 y 8 9 4 4 2 x4 3 2 a 4 1 x y 4 xy (bx 2 y 2 ) 12 3 1 1 1 x 3 y bx 2 y 2 by 4 3 2 6 33 1 3 1 2 1 6 10 axy 3 bx 2 y 2 bx 4 11 ax 4 3ax 2 y 2 bxy 3 12 ax 3 y 3bx 2 y 2 by 4 13 ax 4 3(a b) x 2 y 2 by 4 14 axy 3 x 3 y 3 bxy 15 ax 3 y b x 2 y 2 y 4 16 a( x 3 y 3 ) bx 2 y xy 3 17 ax( x y 2 ) bx 2 y xy 18 ay( x 2 y 2 ) bxy 2 xy 2 19 2 2 x 3у axy b x y 3 20 ax 3 bx 2 y 4 xy 2 2 xy 21 2 y2 a( x y ) by by x 3 22 a( y 4 x 4 ) bxy 3 x 2 y xy 23 24 25 1 3 3 3 2 2 a 4 1 x y 4 xy (bx 2 y 2 ) xy 2 12 3 1 1 1 x 3 y bx 2 y 2 by 4 3x 2 3 2 6 1 1 axy 3 bx 2 y 2 4 xy 3 2 4.2-jadval Variant oxirgi raqami 1 2 Parametrlar a b l h x y 1 2 1 1 5 6 1 1 1 2 0.2 0.3 34 3 4 5 6 7 8 9 10 2 1 1 2 2 2 1 2 1 2 2 2 1 1 2 1 5 6 6 4 4 6 5 5 2 1 2 2 2 1 1 2 2 2 2 1 1 3 2 2 0.4 0.3 0.5 0.5 0.5 0.3 0.2 0.4 Topshiriqni bajarish namunasi Berilg an lar: ( x, y) ax 3 y bxy3 bx 2 ; a =1, b =2, h =2, =5, x =1, y =0,2. ( x, y) x 3 y 2 xy3 2 x 2 Berilgan son qiymatlar bo‘yicha 1. Berilgan ( x, y) funksiyaning tekis masala uchun bigarmonik tenglamani qanoatlantirishini hisoblaymiz: tekshiramiz. Hosilalarni 4 0; x 4 2 3 6 xy 4; 6 y; x 2 x 3 2 3 3 2 x 6 xy ; 12 xy; 12 x; y y 2 y 3 4 0; y 4 2 3x 2 6 y 2 ; xy quyidagicha 3x 2 y 2 y 3 4 x; x 3 6 x; x 2 y 4 0. x 2 y 2 Topilgan to‘rtinchi tartibli hosilalarni tekis masala uchun o‘rinli bigarmonik tenglama (4.7) ga qo‘yamiz: 0 2 0 0 0. Berilgan ( x, y) x 3 y 2 xy3 2 x 2 funksiya tekis masala yechimi bo‘ladi. 2. Kuchlanishlarni aniqlaymiz. Shartga ko‘ra: X =0; Y =0. 35 2 2 x 2 12 xy; y 2 6 xy 4; y x 2 xy (3x 2 6 y 2 ) 3x 2 6 y 2 . xy 3. Kuchlanishlar epyuralarini quramiz . a) x =1 kesim uchun. x 12 1 y (to‘g‘ri chiziq tenglamasi). y 1 bo‘lganada x 12 . yx 3 (1) 2 6 y 2 3 6 y 2 , (kvadratik parabola tenglamasi). y 0 bo‘lganda yx 3; y 1 bo‘lganda yx 3 yx 0 hol uchun y ni qiymatini topamiz: 3 6 y 2 0. y1,2 316 0.707. b) y =0,2 kesimda. y 6 x 0,2 4 1,2 x 4 (to‘g‘ri chiziq). x 0, y 4; va x 5, y 1,2 5 4 2. xy 3x 2 6(0,2) 2 3x 2 0,24 (kvadratik parobola). x 0, xy 0,24; va x 5, xy 3 (5) 2 0,24 74,76. xy 0 hol uchun x ni qiymanini topamiz: 0,24 0,283. 3 Aniqlangan holatlar asosida kuchlanishlar epyuralarini quramiz: 3x 2 0,24 0; 4. x1, 2 X , Y sirt kuchlarini plastinka hamma tomonlari uchun aniqlaymiz va epuyralarini quramiz. Chap tomonda. Tenglamasi: x =0. tashqi normalni koordinata o‘qlari bilan hosil qilgan burchaklarini koordinata o‘qlari musbat yo‘nalishi bilan soat strelkasiga qarama-qarshi yo‘nalishda burilgan holda hisoblaymiz. cos( x, ) cos(180 ) 1; m cos( y, ) cos(270 ) 0. X x xy m 12 0 y (1) xy 0 0, bu tomonda x oqiga parallel kuch yo‘q. 36 Y y m xy y 0 (3 0 6 y 2 )( 1) 6 y 2 , (parabola). y 1, Y 6; y 0,5, Y 1,5; va y 0, Y 0. 4.4-rasm. Kuchlanishlar epyurasi. O‘ng tomonda: x 5; cos(0 ) 1; m cos(90 ) 0. X 12 5 y xy 0 60 y, ( to‘g‘ri chiziq). y 1, X 60; Y y 0 (3 52 6 y 2 ) 75 6 y 2 . y 0, Y 75; va y 1, Y 75 6 (1) 2 69. Yuqori tomonda: y 1; cos(270 ) 0; m cos(0 ) 1. X x 0 (3x 2 6 12 ) (1) 3x 2 6, ( kvadratik parobola). x 0, X 6; va x 5, X 3 52 6 69. Y 0 hol uchun y ni qiymatini topamiz 3x 2 6 0; x1,2 6 3 1,414. 37 Y (6 x 1 4) (1) yx 0 6 x 4, ( to‘g‘ri chiziq ). x 0, Y 4; va x 5, Y 6 5 4 26. 4.5-rasm. Sirt kuchlari epyurasi Quyi tomonda: y 1; cos(90 ) 0; m cos(180 ) 1. X x0 3x 2 6(1) 2 1 6 3x 2 , ( kvadratik parobola ). x 0, X 6; va x 5, X 69. X 0 hol uchun x ni qiymatini topamiz. 6 3x 2 0; x1,2 6 3 1,414. Y 6 x(1) 4(1) yx 0 6 x 4, ( to‘g‘ri chiziq). 38 x 0, Y 4; va x 5, Y 34. Aniqlangan holatlar asosida sirt kuchlari epyuralarini quramiz (4.5-rasm). Mustaqil ishlash uchun adabiyotlar 1. Xolmurodov R.I., Xudoynazarov X.X. Elastiklik nazariyasi. I-II qism. Toshkent: Fan, 2003 y. 2. Маматқулов Ш. Эластиклик назариясидан маърузалар. - Т.: ЎзМУ нашри, 1995. 3. Самул В.И. Основы теории упругости и пластичности: Учеб. пособие для вузов / В.И. Самул.- 2-е изд., перераб. и доп. – М.:Высш. шк., 1982. - 264с. 4. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести: Учеб./Н.И. Безухов.- 2-е изд., перераб. и доп. – М.:Высш. шк., 1968. - 512с. 5. ELASTIKLIK NAZARIYASI TEKIS MASALALARINI QUTB KOORDINATALAR YORDAMIDA YECHISH 5.1. Tekis masala tenglamalarini qutb koordinatalar sistemasidagi ifodasi Ko‘pchilik hollarda elastiklik nazariyasi masalalarining murakkablik darajasi koordinatalar sistemasini tanlanishiga bog‘liq bo‘ladi. Agar koordinatalar sistemasi masalaning mohiyatidan kelib chiqqan holda tanlansa, yechim juda yengil olinishi mumkin. Tekis masalalarni yechishda jism doiraviy, silindr shaklida bo‘lsa, dekart koordinatalar sistemasidan qutb koordinatalar sistemasiga o‘tish maqsadga muvofiq hisoblanadi. Muvozanat tenglamalari quyidagi ko‘rishda olinadi: r 1 r r R0 r r r (5.1) 1 r 2 r 0 r r r 39 Kuchlanishlar uchun quyidagi belgilashlar olingan: r - radius yo‘nalishidagi normal kuchlanish yoki radial kuchlanish; - radial kuchlanishga perpendikulyar yo‘nalgan normal kuchlanish yoki tangensial kuchlanish; r r - urinma kuchlanish. Qutb koordinatalar sistemasida Koshi munosabatlari quyidagi ko‘rinishni oladi: u 1 u 1 u (5.2) r ; ; r . r r r r r r Uzviylik tenglamasi ko‘rinishni oladi: qutb koordinatalar sistemasida 2 1 1 2 . r 2 r r r 2 2 r 0 quyidagi (5.3) Masalalarni yechishda, dekart koordinatalar sistemasidagi kabi bu yerda ham kuchlanishlar funksiyasi (r , ) ni kiritish maqsadga muvofiq hisoblanadi. Ma’lumki, dekart koordinatalar sistemasida kuchlanishlar funksiyasi orqali ifodalangan uzviylik tenglamasi quyidagi ko‘rinishga ega edi: 2 ( 2 ) 0 yoki 2 2 2 2 . x 2 y 2 x 2 y 2 0 Bundan, uzviylik tenglamasi qutb koordinatalar sistemasida (5.3.) quyidagi ko‘rinishni oladi: 2 1 1 2 2 1 1 2 . r 2 r r r 2 2 r 2 r r r 2 2 0 (5.4) Dekart koordinatalar sistemasida kuchlanishlar funksiyasi bilan kuchlanishlar orasida munosabatlar quyidagicha ifodalangan edi: x 2 y 2 ; y Kuchlanishlar funksiyasining ko‘rinishi quyidagicha bo‘ladi: 2 x 2 ; xy qutb 40 2 . xy koordinatalar sistemasidagi 1 1 2 2r 1 2 1 1 r 2 ; ; . r r r r 2 r r r 2 r r r 2 (5.5) Qutb koordinatalar sistemasida kuchlanishlar bilan deformasiyalar orasidagi bog‘lanishlar dekart koordinatalar sistemasidagi kabi bo‘ladi, faqat belgilashlar o‘zgaradi, ya’ni x bilan y ning o‘rniga r va kiritiladi. Tekis deformasiya holatida Guk qonuni quyidagi ko‘rinishni oladi: 1 2 1 2 1 r ; r ; r r , (5.6) r E 1 E 1 G 5.2. Mustaqil ish №3. Elastiklik nazariyasi tekis masalalarini qutb koordinatalar yordamida yechish Topshiriqni bajarish namunasi Masala. Quyidagi funksiyani Ar cos . 1. Tekis elastiklik masalasini yechish uchun kuchlanish funksiyasi sifatida qabul qilish mumkinmi? 2. Agar mumkin bo‘lmasa qanday shartda mumkin bo‘ladi? 3. Mumkin bo‘lgan funksiyalarda kuchlanishlarni aniqlang. Yechish: Berilgan funksiyalar kuchlanish funksiyasi bo‘lishi uchun quyidagi tenglamani qanoatlantirishi kerak. 2 2 0 bu yerda 2 1 1 2 2 2 2 r r r r 2 shuning uchun berilgan funksiyalardan r , bo‘yicha hosila olamiz. 41 A cos ; r Ar cos Ar sin ; 2 0 2 r 2 Ar sin Ar sin Ar cos 2 Ar sin Ar cos 2 Bundan 2 ning tenglamasiga qo‘ysak, 1 r 1 2 A cos 2 Ar sin Ar cos 2 1 r 1 2A A 2A A cos sin cos sin . r r r r Bu funksiyadan 2 1 1 2 21 2 2 2 1 r r r r ni topamiz, bu esa 2 2 bo‘ladi. Shuning uchun 1 2 A 1 2A 2 sin cos r r r 21 4A 21 2 A 3 sin sin r r 2 r 2 8A 2A 4A 21 3 sin 3 sin 3 sin 0. r r r Demak, bu funksiya kuchlanish funksiyasi bo‘la oladi. Kuchlanish funksiyalari orqali kuchlanishlar quyidagi formulalar yordamida topiladi. 1 1 2 r ; r r r 2 2 1 r 2 2 ; r r 1 r r 1 A 2 Ar sin Ar cos cos 2 r r 1 Ar cos Ar sin 0 r r r A sin 0; r Mustaqil yechish uchun berilgan masalalar Quyidagi funksiya tekis elastiklik masalasini yechish uchun kuchlanish funksiyasi sifatida qabul qilish mumkinmi? Agar mumkin 42 bo‘lmasa qanday shartda mumkin bo‘ladi? Mumkin bo‘lgan funksiyalarda kuchlanishlarni aniqlang. 1) Ar 2 cos 2) Ar 2 cos 3) Ar cos2 4) Ar 3 cos 5) Ar 3 cos 6) Ar sin 7) Ar 2 sin 8) Ar 2 sin 9) Ar sin 2 10) Ar sin Br 11) A B sin 2 12) Ar B sin 2 13) A 2 B sin 2 14) Ar 2 B sin 2 15) A B sin 2 2 16) A 4 17) Ar 4 18) Ar 4 Br 4 19) Ar sin 2 21) Ar sin Br 20) A cos 2 22) Ar B sin 2 23) Ar Br sin 2 24) A 2 Br sin 2 25) Ar 2 Br sin 2 26) Ar B sin 2 2 Sinov savollari 1. Ko‘shishlarga nisbatan, kuchlanishlarga nisbatan, aralash shakldagi masalani yechishda qaysi noma’lumlar asosiy hisoblanadi? 2. Masalani yechishda jism materiali qaysi mexanik parametrlari bilan ifodalanadi? 3. Umumlashgan kuchlanganlik holatidagi jismning hisob sxemasini ayting. 4. Umumlashgan tekis kuchlangan holatning ma’nosi nimadan iborat? 5. Tekis deformasiyalangan holatidagi jismning hisob sxemasini ayting. 6. Tekis masalani yechishda jism nuqtasida qaysi noma’lumalar izlanadi? 7. Kuchlanishlar ma’lum bo‘lganda qaysi tenglamalar yordamida sirt kuchlarini aniqlaymiz? 8. Kuchlanish funksiyasini qaysi tenglamaning yechimidan topamiz? 43 Adabiyotlar: 1. Xolmurodov R.I., Xudoynazarov X.X. Elastiklik nazariyasi I-II qism. Toshkent: Fan, 2003. 2. Маматқулов Ш. Эластиклик назариясидан маърузалар. Т.: Университет, 1995. 3. Тимошенко С.П., Гудер Дж. Теория упругости. М., Мир, 1975. 4. Александров А.В. Потапов В.Д. Основы теории упругости и пластичности. - М.: Выс.шк., 1990. 400 с. 5. Самул В.И. Основы теории упругости и пластичности. - М., Выс.шк., 1982. - 264 ст. 6. Рекач С.П. Руководство к решению задач по теории упругости. М., 1977. 7. Ландау Л. Д. и Лифшиц Е. М. Теория упругости. 1965 44 X. XUDOYNAZAROV, A. ABDIRASHIDOV, O‘. A. NISHONOV ELASTIKLIK NAZARIYASI FANIDAN MUSTAQIL ISHLAR TOPSHIRIQLARI VA ULARNI BAJARISHGA OID USLUBIY KO‘RSATMALAR 5140300 – Mexanika ta’lim yo‘nalishi bakalavr talabalari uchun uslubiy ko‘rsatma Muharrir Musahhih Texnik muharrir G.Q.Rahumova G.Q. Rahumova M.Ro‘ziboyev 2008 yil 19-iyun 68-buyruq. 2013 yil 29-avgustda noshirlik bo’limiga qabul qilindi. 2014 yil 10-iyulda original maketdan bosishga ruxsat etildi. Bichimi 60x84/1, 16, «Times New Roman» garniturasi. Ofset qog’ozi. «Risograf» matbaa uskunasida bosildi. Shartli bosma tabog’i – 2,75. Nashriyot hisob tabog’i – 2,25. Adadi 25 nusxa. 256-buyurtma. _________________________________________ SamDU bosmaxonasida chop etildi. 140104, Samarqand sh., Universitet xiyoboni, 15 45 View publication stats