ГОДИШНИК НА МИННО-ГЕОЛОЖКИЯ УНИВЕРСИТЕТ “СВ. ИВАН РИЛСКИ”, Том 56, Св. II, Добив и преработка на минерални суровини, 2013
ANNUAL OF THE UNIVERSITY OF MINING AND GEOLOGY “ST. IVAN RILSKI”, Vol. 56, Part ІI, Mining and Mineral processing, 2013
ПРИЛОЖЕНИЕ НА МАТРИЧНОТО СМЯТАНЕ ЗА ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ЛИНЕЙНИТЕ ПРЕМЕСТВАНИЯ НА ТОЧКА ОТ РАВНИННА, СТАТИЧЕСКИ ОПРЕДЕЛИМА РАМКА
Асен Стоянов
Минно-геоложки университет "Св. Иван Рилски", 1700 София
РЕЗЮМЕ: Определено е преместването, представено в матрична форма на точка от равнинна статически определима рамка.
APPLICATION OF MATRIX CALCULUS FOR linear displacement of a point on flat statically determined frame
Asen Stoyanov
University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski”, 1700 Sofia, E-mail: asen_dragomirov@mail.bg
ABSTRACT: Definitely full relocation, presented in a matrix form of static planar point definable frame.
Въведение
В съпротивление на материалите интегралите на Максвел-Мор са едно от най-мощните и универсални средства за изучаване на деформациите и преместванията на линейно деформируемите системи. Използвайки правилото за изчисляване на тези интеграли чрез умножение на диаграмите, Верешчагин е предоставил лесен начин за определяне на преместванията (Танков 1979).
Чрез матричните методи се създава възможност да се опрости записването на различните математически операции, които се извършват при решаването на строителните конструкции (Карамански 1976). Матричният запис е особено ефективен за автоматизацията на изчислителния процес.
Целите на настоящата работа са да:
1) Определяне на пълното преместване на точка от равнинна, статически определима рамка по класическия метод
От курса по съпротивление на материалите е известна формулата за определяне на преместване на точка от равнинна рамка:
, (1)
където:
-
- търсеното преместване на точка от рамката по направление;
-
- площта на криволинейната товарна диаграма МP за i – тия участък;
-
- ордината от единичната M диаграма отчетена под центъра на тежестта С на товарната диаграма МP за i – тия участък.
Числен пример:
Да се определят вертикалното и хоризонталното преместване на т.С от рамката на фиг.1.
Дадено: .
Численият пример се решава по класическия метод, а формула 1 за конкретния случай се трансформира в 1.а:
, (1.а)
където с I0 = I се означава основният инерционен момент.
Решение А
Разлага се МР диаграмата на прости фигури и се прилага 1.а.
Хоризонтално преместване:
или окончателно .
Вертикално преместване:
или .
За пълното преместване се получава:
Решение B
Преместванията могат лесно да бъдат определени, чрез използването на 2.а - отнасяща се до умножение на линейни диаграми и 2.b - отнасяща се до умножение на диаграма, очертана по квадратна парабола с произволна линейна диаграма -
(2.a)
(2.b)
където:
-
- приносът към тоталното преместване на i-тия участък;
-
, и - съответстващи на индексите стойности от Мр диаграма в i-тия участък;
-
, и - съответстващи на индексите стойности от единична моментова диаграма в i-тия участък.
Хоризонтално преместване:
;
;
.
Вертикално преместване:
;
.
2) Матричен метод за решаване на същата задача
Решение С
Преместванията могат да бъдат представени в компактен матричен запис –
, (3)
където:
-
- векторът на търсените премествания;
-
- транспонираната матрица от моментите
в единичните диаграми;
диаграма.
Използвайки формула 3 едновременно се определят преместванията в т.С:
;
или .
Фиг. 1. Изчислителна схема и моментови диаграми
Заключение
От представените три подхода за аналитично изследване на пълното преместване на т.С става ясно, че:
-
решение „А” е свързано с по-голяма изчислителна работа;
-
решение „В” се опростява посредством прилагане на численото интегриране - спестява се разлагането на диаграмите на прости фигури (триъгълници и параболи);
-
решение „С” се характеризира с прегледност и краткост на записа. То дава възможност за автоматизация на изчислителният процес чрез използване на достъпни компютърни приложения – например Mapple, Mathlab и др.
Ролята на матриците в теорията на съоръженията и в редица други инженерни области е значителна (Тотов 1976).
При използване на съвременни изчислителни средства за пресмятане на съоръжения се прилага матрична форма на запис на всички изходни данни за избраната изчислителна схема. Изчислението на съоръжението се свежда до изпълнение на ред операции от матричната алгебра (Бурчаков 1983).
Решението „С” представлява бърз и лесен начин за определяне на преместването на точка от равнина статически определима рамка.
Литература
Танков, Н.В. Друмев, 1979. Съпротивление на материалите в примери и задачи, Методическо ръководство, С. Техника, 576 с.
Бурчаков, Ю. В. Гнедин, В. Денисов, 1983. Строительная механика. М., „Вышая школа”. 255 с.
Крамански, Т. Р. Рангелов, 1976. „Методично ръководство за решаване на задачи по строителна статика”, С., Техника, 527 с.
Тотов, Г., 1976. Висша математика част I, Линейна алгебра и аналитична геометрия, С., Техника, 300 с.
Сподели с приятели: |