Kérdés:
A kábel függőleges elmozdulásának differenciálegyenlete
Msegade
2016-03-21 22:33:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Adott egy kábel (teljesen hajlékony), amely mindkét végén rögzítve van, és síkjában $ f (x) $ függőleges erőnek van kitéve, változó $ A (x) $ területtel és $ E (x) $ I változó rugalmassággal. meg akarjuk találni a $ y (x) $ függőleges elmozdulás differenciálegyenletét egyensúlyi helyzetében.

Úgy gondolom, hogy a differenciálegyenlet: $$ \ frac {d} {dx} \ left (E ( x) A (x) \ frac {dy (x)} {dx} \ right) = f (x) $$ De ehhez vagy ehhez hasonlóhoz nem tudok eljutni.

Kipróbáltam a következő: A kábel feszültsége $ \ vec {T} = T \ vec {u} $ lesz, ahol $ \ vec {u} $ a kábel érintője. Az egyensúlyt a kábel irányába állítva megkapjuk: $$ \ vec T (s + \ Delta s) - \ vec T (s) + \ vec f (x) = 0 $$ tehát: $$ \ frac {d \ vec T (s)} {ds} + \ vec {f} (x) = 0 $$ A rugalmasság alapegyenleteihez tudjuk, hogy $$ T = A (x) E (x) \ epsilon $$ De én nem ' Nem tudom, hogyan kell ezeket az információkat egyesíteni, hogy egyenletet kapjunk $ x $ -val mint független változóval és $ y $ -val mint függő változóval.

A $ f (x) $ függőleges erő elosztott terhelés (egyenletes vagy nem) vagy koncentrált erő (ebben az esetben miért adjuk $ f (x) $ -nak?)?
@Wasabi elosztott terhelés, a vektor jelölést használtam az egyenlet megírásához, de az x összetevője 0. Az erő $ x $ értékkel változó, így $ f (x) $
A rugalmas kábeleknél nem kell figyelembe venni a rugalmas alakváltozást. Kérjük, olvassa el az "egyenletes erősségű felsővezetéket" a változó terület figyelembe vételéhez.
Az @Narasimham elasztikus alakváltozást figyelembe kell venni, ha az nem triviális, és nem ismeri a vízszintes feszültséget. A szűk kötéllel ellátott kábel elmozdulásának modellezésében ez bizony jelentős.
Az OP alapvető formában kéri az irányító ódát. Az első elemzés során figyelmen kívül hagyták egy olyan rugalmas acélkábel erőinek egyensúlyát, amelyben a kábel mentén kicsi a folt. A kötéljáró vonala egyenes, alakja és erői statikusan határozhatók meg, nincs szükség $ E, A $ stb.
Egy válasz:
Rick
2017-05-26 17:41:26 UTC
view on stackexchange narkive permalink

A vízszintes feszültség állandó marad. A függőleges feszültség integrálja a terhelést. Az arány meghatározza a kábel irányát:

$$ f (x) = \ frac {dT_y (x)} {dx} $$$$ \ frac {dy (x)} {dx} = \ frac {T_y (x)} {T_x} $$

$$ y (x) = \ frac1 {T_x} \ iint f (x) \, dx + C_0 + C_1 x $$

A $ T_x $ meghatározása nehéz feladat.

A kábelút hosszának meg kell egyeznie a helyesen kifeszített kábel hosszával.

$$ path = \ int ^ b_a \ sqrt {1+ \ balra (\ frac {dy (x)} {dx} \ jobbra) ^ 2} \, dx $$$$ elérési út = \ int ^ b_a \ sqrt {1+ \ balra (\ frac {T_y (x)} {T_x} \ jobbra ^ 2} \, dx $$$$ kábel = nyugodt + \ int ^ b_a \ epsilon (x) \ sqrt {1+ \ balra (\ frac {dy (x) } {dx} \ right) ^ 2} dx $$$$ kábel = nyugodt + \ int ^ b_a \ frac {\ sigma (x)} {E (x)} \ sqrt {1+ \ bal (\ frac {T_y ( x)} {T_x} \ jobbra) ^ 2} dx $$$$ kábel = nyugodt + \ int ^ b_a \ frac {\ sqrt {T_y (x) ^ 2 + {T_x} ^ 2}} {A (x) E (x)} \ frac {\ sqrt {T_y (x) ^ 2 + {T_x} ^ 2}} {T_x} dx $$$$ kábel = nyugodt + \ int ^ b_a \ frac {T_y (x) ^ 2 + { T_x} ^ 2} {A (x) E (x) T_x} dx $$$$ \ int ^ b_a \ sqrt {1+ \ balra (\ frac {T_y (x)} {T_x} \ jobbra) ^ 2} \, dx = nyugodt + \ int ^ b_a \ frac {T_y (x) ^ 2 + {T_x} ^ 2} {A (x) E (x) T_x} dx $$

Szerintem kb. amennyire leegyszerűsítve tudom elkészíteni anélkül, hogy tudnám a területed formáját, fness és terhelési görbék.

Ne feledje, hogy ez feltételezi, hogy a terhelés nem függ a probléma nyilatkozatban bemutatott szögtől. Ez nem így lenne, ha a terhelés súlyalapú, mivel nagyobb a kábel, és így nagyobb a súly ugyanabban a vízszintes fesztávban, ha a kábel nagyobb vízszintes szöget zár be.


Ezt a kérdést és választ automatikusan lefordították angol nyelvről.Az eredeti tartalom elérhető a stackexchange oldalon, amelyet köszönünk az cc by-sa 3.0 licencért, amely alatt terjesztik.
Loading...