1.
SZEMPLIŃSKA
– STUPNICKA Wanda - Zastosowanie
parametrycznych równań różniczkowych w mechanice i technice.
- Warszawa 1975 s. 59.
- Prace IPPT 1/1975.
2.
KOŁODZIEJ
Jan A. - Przepływ
typu Polseulle`a w kanałach z równoległymi prętami. - Warszawa
1975 s. 22. - Prace
IPPT 2/1975.
3.
BORKOWSKI
Adam - Optymalizacja
i obliczanie nośności granicznej płyt za pomocą programowania liniowego.
- Warszawa
1975 s. 35. - Prace
IPPT 3/1975.
4.
KUNERT
Krzysztof, NOWARA Tomasz, BURSA Jerzy - Próba
zastosowania metod ultradźwiękowych do badania stopnia utwardzenia tworzyw
fenolowych. - Warszawa
1975 s. 8. - Prace
IPPT 4/1975.
5.
GIERLIŃSKI
Jacek - Optymalizacja
płyt siatkowych. - (Praca doktorska). - Warszawa
1975 s. 144. - Prace
IPPT 5/1975.
6.
WILMAŃSKI
Krzysztof - Zarys
termodynamiki ośrodków ciągłych. - Warszawa 1975 s. 137.
- Prace IPPT 6/1975.
7.
KOWALSKI
Stefan - Zagadnienie
dynamicznego kontaktu w układzie pręt – belka z uwzględnieniem plastyczności
pręta. - (Praca
doktorska). - Warszawa
1975 s. 130. - Prace
IPPT 7/1975.
8.
KOPYSTYŃSKI
Jacek Leliwa - Fazowe
transformacje polimorficzne zachodzące pod wysokim ciśnieniami i ich aspekt
geofizyczny. - (Praca
habilitacyjna). - Warszawa
1975 s. 95. - Prace
IPPT 8/1975.
9.
SZPRICER
Krystyna - Fala
przyspieszenia w sprężystym walcu poddanym dużym odkształceniom.
- Warszawa
1975 s. 22. - Prace
IPPT 9/1975.
10.
BOBROWA
Nadieżda - Promieniowanie
dipola elektrycznego poruszającego się w ośrodku z dyspersją czasowo –
przestrzenną. - Warszawa 1975 s. 18.
- Prace IPPT 10/1975.
11.
SZAŁEK
Marek - Niektóre
zagadnienia elektromagnetycznego sondowania górotworu. - Warszawa
1975 s. 20.
12.
CIARKOWSKI
Adam - Przybliżenie
charakterystyk kierunkowych pól ugiętego i rozproszonego na dwóch równoległych
półpłaskich ekranach. - Warszawa 1975 s. 16.
- Prace IPPT 12/1975.
13.
JASKORZYŃSKA
– DZIECIASZEK Bożena - Znajdowanie
pól wzbudzanych symetrycznie w stratnych układach cylindrycznych.
- Warszawa 1975 s. 25.
- Prace IPPT 13/1975.
14.
ŻUCHOWSKI
Krzysztof - Związek
rezystywności olazmy z autokorelacjami pola elektrycznego na podstawie równania
Langevina. - Warszawa 1975 s. 18.
- Prace IPPT 14/1975.
15.
FRĄCKOWIAK
Jan K. - Pole
elektromagnetyczne sfazowanego źródła liniowego w przestrzeni jednoosiowo
anizotropowej. - Warszawa
1975 s. 26. - Prace
IPPT 15/1975.
16.
KUDREWICZ
Halina - Nieliniowy
rezonans w linii transmisyjnej. - Warszawa 1975 s. 16.
- Prace IPPT 16/1975.
17.
WĘGROWICZ
Lucjan A. - Zagadnienie
odwrotne dla anten elektrycznych umieszczonych nad nieidealnie przewodzącą
powierzchnią ziemi. - Warszawa 1975 s. 38.
- Prace IPPT 17/1975.
18.
LAPRUS
Włodzimierz - Rozwiązanie
typu fali biegnącej dla układu hiperbolicznego równań quasi – liniowych o
wielokrotnych charakterystykach. - Warszawa 1975 s. 21.
- Prace IPPT 18/1975.
19.
BRAHMER
– KACPRZYŃSKA Anna - Zastosowanie
funkcji Riemanna do wyprowadzenia równań całkowych problemu odwrotnego
diagnostyki plazmy. - Warszawa
1975 s. 18. - Prace
IPPT 19/1975.
20.
MUSZYŃSKA
Agnieszka - Dyskretny
model wirnika jednomasowego. - Warszawa 1975 s. 37.
- Prace IPPT 20/1975.
21.
SZANIAWSKI
Andrzej, ZACHARA Andrzej - Przepływ
przez dyszę Lavala mieszaniny dwuskładnikowej z wymianą masy.
- Warszawa
1975 s. 15. - Prace
IPPT 21/1975.
22.
KOSOWSKI
Stanisław - Wyrażenia
ogólne na oddziaływanie dwu ciał swobodnych poruszających się w ośrodku
swobodnie – molekularnym. - Warszawa 1975 s. 42.
- Prace IPPT 22/1975.
23.
DEPUTAT
Julian - Fenowa
siła oporu ruchu dyslokacji. - Warszawa 1975 s. 70.
- Prace IPPT 23/1975.
24.
OLSZEWSKI
Juliusz - Rozpraszanie
płaskiej fali podłużnej na cząstce o kształcie elipsoidy obrotowej.
- Warszawa
1975 s. 19. - Prace
IPPT 24/1975.
25.
LIETZ
Jerzy - Elastooptyczne
badanie naprężenia wokół otworu kołowego w paśmie przy propagacji fal sprężystych.
- Warszawa
1975 s. 15. - Prace
IPPT 25/1975.
26.
MICHALSKI
Bogdan - Nowa
elastooptyczna metoda wyznaczania rozdzielonych naprężeń w modelach trójwymiarowych.
- Warszawa
1975 s. 17-30. - Prace
IPPT 25/1975.
27.
GAMBIN
Wiktor - Aproksymacyjna
metoda elementów skończonych (na przykładzie układów sprężystych). Część
I. Opis metody. -
Warszawa
1975 s. 76. - Prace
IPPT 26/1975.
28.
DRESCHER
Andrzej - Badanie
mechanizmów plastycznego płynięcia materiałów ziarnistych.
- (Praca
habilitacyjna). - Warszawa
1975 s. 206. - Prace
IPPT 27/1975.
29.
DOROSZKIEWICZ
Roman S. - Metody
doświadczalnej analizy naprężeń. - Warszawa 1975 s. 42.
- Prace IPPT 28/1975.
30.
PAPROCKA
- GARLICKA Wanda - Nośność
belek ciągłych przy obciążeniach
zmiennych. - Warszawa 1975 s. 21.
- Prace IPPT 29/1975.
31.
MIELNICZUK
Janusz - Jednoznaczność
i stateczność procesu deformacji plastycznej. - Warszawa
1975 s. 26. - Prace
IPPT 30/1975.
32.
MECHANIKA
złożonych przepływów nieliniowych cieczy lepkosprężystych. Tom I.
- Warszawa 1975 s. 267.
- Prace IPPT 31/1975.
33.
JANAS
Marek - Przeskok
w zginanych elementach żelbetowych - Warszawa 1975 s. 23.
- Prace IPPT 32/1975.
34.
JANAS
Marek - Zagadnienie
maksymalnego udźwigu żelbetowych powłok walcowych. - Warszawa
1975 s. 25-40. - Prace
IPPT 32/1975.
35.
DOBRZAŃSKI
Mieczysław M. - Efekty
kwantowe występujące w mechanizmie słyszenia. - Warszawa
1975 s. 23.
36.
TRZĘSOWSKI
Andrzej - O
makroskopowych naprężeniach o ośrodkach wielofazowych. - Warszawa 1975 s. 17.
- Prace IPPT 34/1975.
37.
DUDZIAK
Marian, MIELNICZUK Janusz - Jednoczesne
zginanie i rozciąganie płaskiego pasa gumowego wzmocnionego nierozciągliwym
kordem w aspekcie nieliniowej teorii sprężystości. - Warszawa
1975 s. 15. - Prace
IPPT 35/1975.
38.
MUSZYŃSKA
Agnieszka - Uogólniony
model wirnika na podatnych podporach. - Warszawa
1975 s. 29. - Prace
IPPT 36/1975.
39.
ROMANOWSKI
Edward - Badania
kompleksowe wpływu czynników technologicznych na zjawisko zacierania się
wybranych elementów maszyn. - Warszawa 1975 s. 172.
- Prace IPPT 37/1975.
40.
HANYGA
Andrzej - Rozwiązania
problemu Riemanna dla dowolnych hiperbolicznych układów praw zachowania.
- (Praca
habilitacyjna). - Warszawa
1975 s. 137. - Prace
IPPT 38/1975.
41.
DEKERT
Jan - Badania
zużycia w przekładniach zębatych. - Warszawa 1975 s. 15.
- Prace IPPT 39/1975.
42.
PAPROCKA
- GARLICKA Wanda - Stany
graniczne przekroju kablobetonowego zbrojonego stalą miękką.
- Warszawa
1975 s. 36. - Prace
IPPT 40/1975.
43.
SOKÓŁ
- SUPEL Joanna, GRABARSKI Adam, SAWCZUK Antoni - Nośność
graniczna, metalowych płyt kołowych. - Warszawa
1975 s. 83. - Prace
IPPT 41/1975.
44.
DUSZEK
Maria K. - Geometrycznie
nieliniowa teoria konstrukcji sztywno - plastycznych. - (Praca
habilitacyjna). - Warszawa
1975 s. 158. - Prace
IPPT 42/1975.
45.
JASSEM
Wiktor, SZYBISTA Danuta, DYCZKOWSKI Andrzej - Rozpoznawanie
samogłosek polskich w typowych zadaniach. - Warszawa
1975 s. 51. - Prace
IPPT 43/1975.
46.
DRAGON
Andrzej - Metody
wyznaczania naprężeń i odkształceń w górotworze. - Warszawa
1975 s. 22. - Prace
IPPT 44/1975.
47.
SŁAWIANOWSKI
Jan J. - Teoria
deformacji wielomianowych.(Praca habilitacyjna). - Warszawa
1975 s. 104. - Prace
IPPT 45/1975.
48.
TEORIA
sieci molekularnych i skondensowanych układów polimerowych.
- Warszawa 1975 s. 222.
- Prace IPPT 46/1975.
49.
KUCZYŃSKA
- MARKS Maria - Zagadnienie
płyty kołowej jako ciała z wewnętrznymi więzami. - Warszawa
1975 s. 15. - Prace
IPPT 47/1975.
50.
MUSZYŃSKA
Agnieszka - Badanie
drgań kombinowanych wirnika metodą uśredniania Balbie`go. -
Warszawa
1975 s. 20. - Prace
IPPT 48/1975.
51.
SZUMILIN
Krystyna - O
pewnych teoriach krystalizacji. - Warszawa 1975 s. 32.
- Prace IPPT 49/1975.
52.
WOŹNIAK
Czesław - Wstęp
do mechaniki analitycznej kontinuum materialnego. - Część
I - kontinua z więzami
geometrycznymi. - Warszawa 1975 s. 78.
- Prace IPPT 50/1975.
53.
WIERZBICKI
Tomasz - Duże
ugięcia dynamiczne obciążonych konstrukcji. Krytyczny przegląd istniejących
teorii. - Warszawa
1975 s. 52. - Prace
IPPT 51/1975.
54.
MUSZYŃSKA
Agnieszka - Modelowanie
i analiza dynamiczna wirników. - (Praca habilitacyjna). - Warszawa
1975 s. 263. - Prace
IPPT 52/1975.
55.
BOREJKO
Piotr - Odbicie
i załamanie fali przyspieszenia w nieliniowym materiale sprężystym.
- Warszawa
1975 s. 27. - Prace
IPPT 53/1975.
56.
TURSKI
Łukasz A. - Quasi
- hydrodynamiczne modele w teorii wielu ciał i kinetyce przemian fazowych.
- Warszawa
1975 s. 99. - Prace
IPPT 54/1975.
57.
TELEGA
Józef J. - Metoda
elementów skończonych w mechanice ciał odkształcalnych. - Wyd.
2 - uzupełnione. - Warszawa
1975 s. 107. - Prace
IPPT 55/1975.
58.
TOKARZEWSKI
Stanisław - Ocena
dynamicznych własności lepkosprężystych anizotropowych materiałów złożonych.
- (Praca
doktorska). - Warszawa
1975 s. 93. - Prace
IPPT 56/1975.
59.
PIELICHOWSKI
Jan, STARZYK Franciszek, RANACHOWSKI Jerzy, KUNERT Krzysztof A.
- Poliwinylokarbazol nowoczesny materiał dla przemysłu elektronicznego.
- Warszawa 1975 s. 16.
- Prace IPPT 57/1975.
60.
BYSZEWSKI
Wojciech - Uproszczony
model wysokociśnieniowego lasera CO2-N2 pompowanego wyładowaniem
sterowanym wiązką elektronów. - Warszawa
1975 s. 30. - Prace
IPPT 58/1975.
61.
REGIŃSKI
Kazimierz - Quasi
- zrównoważony ruch sprężystego dielektryka. - Warszawa
1975 s. 18. - Prace
IPPT 59/1975.
62.
PŁOWIEC
Ryszard - Badanie
reologicznych właściwości olejów w obszarze relaksacji lepkosprężystej.
- (Praca
habilitacyjna). - Warszawa
1975 s. 149. - Prace
IPPT 60/1975.
63.
KOSIŃSKI
Witold - Jednowymiarowe
fale w ośrodkach niesprężystych. - Warszawa
1975 s. 81. - Prace
IPPT 61/1975.
64.
MUSZYŃSKA
Agnieszka - Wyznaczanie
obszarów prędkości krytycznych wirnika o sześciu stopniach swobody.
- Program
na MM ODRA 1204. - Warszawa
1975 s. 24. - Prace
IPPT 62/1975.
65.
DIETRICH
Lech, HAWRYSZ Maciej, ŚLIWOWSKI Mare, TRĄMPCZYŃSKI Wiesław
- Zastosowania
stanów granicznych do wyznaczania obciążeń maszyn do robót ziemnych.
- Warszawa 1975 s. 162.
- Prace IPPT 63/1975.
66.
WOŹNIAK
Małgorzata - Równowaga
graniczna skarp ziemnych próba
rozwiązywania zagadnień przestrzennych. - (Praca
doktorska). - Warszawa 1975 s. 67.
- Prace IPPT 64/1975.
67.
KURLANDZKA
Zofia - Propagacja
fal elektromagnetycznych z półnieskończonego cylindra kołowego w półprzestrzeń.
- Warszawa
1975 s. 66. - Prace
IPPT 65/1975.
68.
NAŁĘCZ
Andrzej - Dyskretny
model mechaniczny trójosiowego pojazdu samochodowego. - Warszawa
1975 s. 82. - Prace
IPPT 66/1975.
69.
WICHER
Jerzy - Problemy
identyfikacji systemów technicznych ze szczególnym uwzględnieniem układów
mechanicznych. - (Praca
habilitacyjna). - Warszawa
1975 s. 197. - Prace
IPPT 67/1975.
70.
KAMIENIOBRODZKA
Elżbieta - Drugie
zagadnienie brzegowe dla wielofazowej półprzestrzeni sprężystej.
- Warszawa
1975 s. 10. - Prace
IPPT 68/1975.
71.
BAUER
Jacek - Analiza
płyt o danej strukturze dyskretnej. - (Praca doktorska). - Warszawa
1975 s. 88. - Prace
IPPT 69/1975.
72.
OSTROWSKA
- MACIEJEWSKA Janina, BAUER Jacek, KOTOWSKI Romuald - Dyskretyzacja
tarczy prostokątnej metodą elementów skończonych. - Warszawa
1975 s. 44. - Prace
IPPT 70/1975.
73.
JASSEM
Wiktor, SZYBISTA Danuta - Subiektywne
prawdopodobieństwo wyrazów polskich. - Warszawa
1975 s. 158. - Prace
IPPT 71/1975.
74.
FILIPCZYŃSKI
Leszek - Efekt
termiczny w tkankach miękkich powstający pod wpływem zogniskowanych pól
ultradźwiękowych o krótkich czasach trwania. - Warszawa
1975 s. 19. - Prace
IPPT 72/1975.
75.
DEKERT
Jan - Zmiana
morfologii powierzchni w warunkach tarcia tocznego. - Warszawa
1975 s. 12. - Prace
IPPT 73/1975.
76.
DEKERT
Jan - Stanowisko
rolkowe do badania wytrzymałości kontaktowej warstwy wierzchniej.
- Warszawa
1975 s. 13-29. - Prace
IPPT 73/1975.
77.
RADZISZEWSKI
Bogusław, SZADKOWSKI Andrzej - O
doborze najlepszej funkcji Lapunowa. - Warszawa
1975 s. 8. - Prace
IPPT 74/1975.
78.
CYBULSKI
Andrzej, WRÓBLEWSKI Dariusz - Zastosowanie
interferometrii holograficznej do badania wysokociśnieniowego wyładowania łukowego.
- Warszawa
1975 s. 15. - Prace
IPPT 75/1975.
79.
KUROWSKI
Waldemar - Teoriopoznawcze
podstawy diagnostyki technicznej.. - Warszawa
1975 s. 31. - Prace
IPPT 76/1975.
80.
PAPROCKA
- GARLICKA Wanda - Z
zagadnień nośności stalowych belek podsuwnicowych. - Warszawa
1975 s. 27. - Prace
IPPT 77/1975.
81.
KUNERT
Krzysztof A., RANACHOWSKI Jerzy - Kompozyty
polimerowe. - Warszawa
1975 s. 14. - Prace
IPPT 78/1975.
82.
DUNIEC
Jacek - O
zagadnieniu początkowym dla równań liniowej elektrodynamiki ośrodków
dyspersyjnych. - Warszawa
1975 s. 12. - Prace
IPPT 79/1975.
83.
LAPRUS
Włodzimierz - Analiza
słabych nieciągłości w rozwiązaniach układów hiperbolicznych
quasi-liniowych w zastosowaniu do równań magnetogazodynamiki.
- Warszawa
1975 s. 78. - Prace
IPPT 80/1975.
84.
KOSOWSKI
Stanisław - Moment
siły działający na ciało poruszające się w strumieniu punktowego źródła
korpuskularnego. - Warszawa
1975 s. 28. - Prace
IPPT 81/1975.
85.
SZAŁEK
Marek - Metoda
oceny błędu dla pewnych zagadnień falowodowych. - Warszawa
1975 s. 30. - Prace
IPPT 82/1975.
86.
BRAHMER
– KACPRZYŃSKA Anna, ZIELKE Walter - Elektromagnetyczny
problem odwrotny diagnostyki niejednorodnej anizotropowej plazmy.
- Warszawa 1975 s. 21.
- Prace IPPT 83/1975.
87.
FRĄCKOWIAK
Jan K. - Pobudzanie
fal powierzchniowych w ośrodku jednoosiowo anizotropowym nad płaszczyzną
impedancyjną. - Warszawa
1975 s. 34. - Prace
IPPT 84/1975.
88.
ŻUCHOWSKI
Krzysztof - Uogólnione
równanie Langevina autokorelacje i rezystywność plazmy. - Warszawa
1975 s. 14. - Prace
IPPT 85/1975.
89.
CIARKOWSKI
Adam - Otwarty
falowód pobudzany prądem elektrycznym. - Warszawa
1975 s. 27. - Prace
IPPT 86/1975.
90.
KUDREWICZ
Halina - Pobudzanie
fal elektromagnetycznych w strukturze cylindrycznej z dwoma przewodami.
- Warszawa
1975 s. 21. - Prace
IPPT 87/1975.
91.
BOBROWA
Nadieżda - Zastosowanie
optyki geometrycznej w pewnych ośrodkach dyspersyjnych. - Warszawa
1975 s. 19. - Prace
IPPT 88/1975.
92.
DOROSZKIEWICZ
Roman S., ŁOZIŃSKI Wojciech - Wstępna
ocena możliwości zastąpienia ciężaru własnego belki obciążeniem równomiernym
na górnym brzegu. - Warszawa
1975 s. 22. - Prace
IPPT 89/1975.
93.
KUBZDELA
Henryk - Techniczna
realizacja formantowej metody rozpoznawania samogłosek polskich.
- Warszawa
1975 s. 26. - Prace
IPPT 90/1975.
94.
SZADKOWSKI
Jerzy - Synteza
nieliniowego układu mechanicznego z warunkiem czasooptymalnym.
- Warszawa
1975 s. 16. - Prace
IPPT 91/1975.
95.
KOTOWSKI
Stefan - Badanie
jakościowe równania różniczkowego z nieciągłą funkcją.
- Warszawa
1975 s. 11. - Prace
IPPT 92/1975.
Wiele współczesnych
zagadnień techniki i fizyki opisywanych jest za pomocą zwyczajnych równań różniczkowych
z periodycznie zmiennymi współczynnikami /równania parametryczne/.
Szczegółowe badania własności rozwiązań układu równań
parametrycznych (0.1), (0.3) nie jest przedmiotem obecnego opracowania. Jest to
zagadnienie będące punktem zainteresowania wielu badaczy – zarówno od
strony badań teoretycznych, jakościowych jak i od strony poszukiwania
efektywnych metod przybliżonych. Z najnowszych pozycji na ten temat wymieniona
została jedynie obszerna monografia [11].
Wachlarz zagadnień w mechanice ciała stałego, w których
zagadnienie rezonansów parametrycznych gra ważną rolę, jest bardzo szeroki.
Brak jednak pracy, która umożliwiłaby zapoznanie się z przeglądem ważniejszych
z technicznego punktu widzenia zastosowań w różnych działach zarówno
mechaniki układów dyskretnych jak i ciągłych.
Przyjęto podział tych zagadnień na dwie zasadnicze
grupy:
I.
I.
I. Drgania parametryczne układów,
których przyjęte modele fizyczne są modelami dyskretnymi i opisanymi za pomocą
równań różniczkowych. Do tej grupy zaliczymy zarówno spotykane w dynamice
maszyn układy drgające o zmiennych periodycznie współczynnikach sztywności
i bezwładności, jak i zagadnienia dotyczące stateczności ruchu.
II.
II.
II. Stateczność położenia
równowagi ciał sprężystych obciążonych siłami periodycznie zmiennymi w
czasie – zagadnienie znane pod nazwą stateczności dynamicznej konstrukcji.
Model fizyczny układu jest układem ciągłym, a przejście do równań typu
(0.1), (0.3) przeprowadzane jest poprzez założenie postaci odkształcenia i
zastosowanie metody Galerkina.
Celem pracy był
opis przepływu płynu lepkiego nieściśliwego wzdłuż układu cienkich prętów
cylindrycznych umieszczonych w kanałach. W pracy podano dokładne rozwiązanie
równania /1/, które spełnia dokładnie warunki brzegowe /2/ na ściankach
kanału oraz na prętach, których przekrój w ogólnym przypadku nie jest
cylindryczny. Ta niecylindryczność prętów dla ogólnego przypadku jest
skutkiem przyjętej metody odwrotnej i jest jedynym błędem takiego rozwiązania.
Na tę rozbieżność od cylindryczności mają wpływ następujące czynniki:
stosunek średnicy pręta od odległości między ścianami (e),
stosunek średnicy pręta do odległości od sąsiedniego pręta (h
q) oraz liczba prętów (N).
Na podstawie przedstawionych wyżej przypadków szczególnych
należy stwierdzić, że przedstawiona metoda zadawalająco opisuje przepływ
wzdłuż układu cienkich prętów cylindrycznych umieszczonych w kanałach przy
niezbyt dużej liczbie prętów. Kryterium cienkości są warunki e
<<
1, h
q <<
1. Dużą zaletą tej metody budowania rozwiązań jest jej niewspółmierna w
porównaniu z innymi metodami np. przedstawionymi w pracach [17 ¸
21]. Przy dużej liczbie prętów przedstawiony tam sposób budowania rozwiązania
prowadzi do złożonych obliczeń numerycznych. W przedstawionej wyżej metodzie
zwiększanie liczby prętów tylko nieznacznie komplikuje obliczenia.
W pracy dla prostoty założono, że promienie prętów
są równa i wynoszą a.
Istnieje jednak możliwość uogólnienia tego rozwiązania, w którym promienie
prętów byłyby różne i wynosiłyby aq
(q=1,2....,N), przy założeniu, że byłyby małe w porównaniu z pozostałymi
wymiarami. Proponowaną metodę możnaby również z powodzeniem stosować do
innych przypadków kanałów o prostych pod względem geometrycznym przekrojach
poprzecznych, np. dla przedstawionych na rys. 6 /na rysunku tym dla prostoty założono
N = 1. W pracy rozpatrzono jedynie cztery typy kanałów w celu ilustracji
metody.
W teorii nośności
granicznej płyt szeroko stosowana jest metoda linii załomów [1]. Pozwala ona
uzyskać w stosunkowo prosty sposób górne oszacowanie granicznego obciążenia,
przez założenia mechanizmu plastycznego zniszczenia. Dla prostych przypadków,
jak płyty kwadratowe lub prostokątne , nie trudno przewidzieć sposób
zniszczenia. Natomiast w przypadku bardziej złożonego kształtu płyty,
sposobu jej obciążenia lub rozkładu własności plastycznych założony
mechanizm może znacznie odbiegać od rzeczywistego. Wówczas stosowanie
tradycyjnej metody linii załomów staje się niebezpieczne, gdyż faktyczna nośność
płyty może być znacznie niższa od oszacowania górnego. Problem ten został
w znacznym stopniu rozwiązany w metodzie, opracowanej przez Rżanicyna [2].
Zaproponował on zakładanie nie jednego mechanizmu zniszczenia, lecz całego
zbioru takich mechanizmów, określonego za pomocą siatki możliwych załomów.
Mechanizm najbliższy rzeczywistemu, wybierany jest z tego zbioru na podstawie
twierdzenia energetycznego. W zapisie sprowadza się to do parametrycznego
zagadnienia programowania liniowego.
Metoda Rżanicyna została uogólniona
w pracach autora, napisanych wspólnie z Cyrasem [3], [4]. W takim uogólnieniu
staje się one jedną z kilku możliwych metod dyskretyzacji płyty i może być
stosowana w dualnych modelach zagadnień optymalizacji. W pracach [3], [4]
rozpatrywano jedynie płytę izotropową.
Opracowanie niniejsze przedstawia rozszerzenie zakresu
stosowalności metody na płyty technicznie ortotropowe oraz omawia programy,
opracowane w języku ALGOL na maszynę cyfrową ODRA 1204. Programy te mogą być
stosowane do optymalizacji zbrojenia i obliczania nośności granicznej płyt żelbetowych.
W związku z
postępującym w ostatnich latach rozwojem technologii wtrysku tworzyw
sztucznych termoutwardzalnych wyłoniła się potrzeba znalezienia szybkiej
wygodnej metody oceny stopnia utwardzenia gotowych wyprasek, przydatnej szczególnie
podczas doboru parametrów procesu formowania wtryskowego. Konieczność określenia
stopnia utwardzenia wynika z następujących przyczyn – niezupełne
utwardzenie obniża odporność chemiczną, własności mechaniczne i
elektryczne przy zachowaniu prawidłowego wyglądu zewnętrznego wypraski,
I.
I.
nadmierne utwardzenie pogarsza własności mechaniczne i elektryczne oraz
powoduje wydłużenie czasu cyklu przetwórczego, co ma wpływ na wzrost kosztów
jednostkowych.
II.
II.
Opisywane w
literaturze metody oceny stopnia utwardzenia tworzyw termoutwardzalnych i
chemoutwardzalnych opierają się zasadniczo na pomiarach zmian własności:
III.
III.
a/ mechanicznych /np.
wytrzymałość na zginanie, twardość/,
IV.
IV.
b/ cieplnych,
V.
V.
c/ elektrycznych,
VI.
VI.
d/ chemicznych /głównie
metoda ekstrakcji/,
VII.
VII.
e/ ocenie zmian wyglądu
wypraski po próbie gotowania.
Wymienione metody w przypadku
bieżącej kontroli na stanowisku produkcyjnym są dość kłopotliwe w
zastosowaniu z uwagi na konieczność przygotowania odpowiednich próbek,
czasochłonność wykonywanych oznaczeń; najczęściej prowadzą też do
zniszczenia produktu.
Ponadto, poza metodami
opartymi na pomiarach zmian własności elektrycznych, nie rokują większych
nadziei na wykorzystanie w automatycznej regulacji procesu przetwórstwa.
Celem pracy było wstępne
badanie możliwości zastosowania metod ultradźwiękowych do pomiaru stopnia
utwardzenia tworzyw termoutwardzalnych oraz ocena przydatności tych metod w
warunkach produkcyjnych.
W niniejszej
pracy rozpatrzono zagadnienie optymalizacji płaskich ustrojów siatkowych w
oparciu o sformułowania przedstawione w pracach [8, 9]. Praca podzielona jest
na dwie części.
Celem pierwszej części pracy jest wyprowadzenie
warunków optymalności w odniesieniu do ustrojów płaskich. Warunki te stanowią
uogólnienia warunków uzyskanych w pracy [9] w odniesieniu do rozpatrywanych
ustrojów na dowolny wybór parametrów optymalizacji. Przy wprowadzeniu tych
warunków uwzględniono sztywności prętów na skręcanie a także wpływ sił
poprzecznych na odkształcenia. Uzyskano dzięki temu klasę rozwiązań szerszą
od spotykanej w dotychczasowym piśmiennictwie.
W rozdziale 2 opisano płaskie ustroje siatkowe i
podano przyjęte założenia. W rozdziale 3 zestawiono podstawowe związki
opisujące stan napięcia i odkształcenia tych ustrojów w oparciu o pojęcia
teorii powierzchniowych dźwigarów siatkowych, opracowanej przez Cz. Woźniaka.
Sformułowanie zagadnień optymalizacji przedstawiono w rozdziale 4. Następnie
w rozdziale 5 wyprowadzono warunki charakteryzujące struktury ustroju
optymalnego.
Celem drugiej części pracy jest analiza warunków
optymalności w odniesieniu do płyt siatkowych, Rozważania te zilustrowano
przykładami rozwiązań zagadnienia optymalizacji tych ustrojów w kilku
przypadkach szczególnych. Rozdział 6 zawiera podstawowe zależności i warunki
optymalności w przypadku ustrojów płaskich, jakimi są płyty siatkowe. W
rozdziale 7 dokonano analizy warunków określających optymalny rozkład
materiałów. W rozdziale 8 rozpatrzono zagadnienie optymalnego ukierunkowania
siatek prętowych. Wreszcie w rozdziale 9 zajęto się określeniem optymalnego
rozkładu materiałów i optymalnych kierunków siatek prętowych. Tok postępowania
podczas rozwiązywania problemów szczegółowych optymalizacji pokazano na
przykładach. Przedstawiono je w odniesieniu do płyty prostokątnej, trójkątnej
i pierścieniowej.
W zakończeniu pracy zestawiono wnioski wynikające z
przedstawionych rozważań. W załączniku zamieszczono program na EMC i przykładowe
wyniki obliczeń. Przy użyciu tego programu można wymiarować optymalne
przekroje prętów w płycie kwadratowej podpartej w narożach i wzmocnionej wzdłuż
brzegów belkami.
Rozdziały 2, 3, 4, i 6 pracy napisano całkowicie w
oparciu o dostępne propozycje piśmiennictwa dotyczącego analizy i
optymalizacji konstrukcji siatkowych. Natomiast rozdziały 5,7,8 i 9 stanowią własny
wkład pracy autora. Przedstawiono tam, ogólniejsze od spotykanego dotychczas,
sformułowanie problemu optymalizacji z uwagi na minimum odkształcalności,
poprzez zastosowanie w oparciu o klasyczny rachunek wariacyjny innej drogi rozwiązania,
umożliwia rozszerzenie optymalizacji rozmieszczenia materiałów nie tylko w
obszarze całej konstrukcji ale również w elementach składowych prętów ją
tworzących. Dotychczasowe sformułowania zagadnienia optymalizacji ograniczały
się jedynie do wyznaczenia rozmieszczenia materiałów w obszarze konstrukcji
prętowych. Uogólnienie to umożliwiło rozwinięcie znanych rozwiązań
optymalizacji ustrojów siatkowych i otrzymanie nowych. Przeprowadzono przy tym
szczegółową analizę wpływu różnych parametrów optymalizacji
/geometrycznych i mechanicznych/ na
możliwość uzyskiwania rozwiązań optymalnych. Przedstawiono również szereg
rozwiązań szczegółowych, dotyczących płyt utworzonych z prętów
dwuteowych, wskazujących na możliwości uzyskania nowych rozwiązań
konstrukcyjnych.
Pełne
przedstawienie współczesnej termodynamiki znacznie przekracza ramy tego artykułu.
Ograniczymy się w nim do kilku zagadnień, mając na uwadze dwa cele:
1/ systematyzację podstaw termodynamicznych teorii ośrodków
ciągłych dla czytelników zajmujących się tą teorią, a w szczególności
zagadnieniami brzegowymi /początkowymi dynamicznej termosprężystości;
2/ wyznaczenie różnic pomiędzy termodynamiką procesów
szybkich i klasyczną termodynamiką stanów równowagi dla czytelników, zajmujących
się tą ostatnią. Ze względu na tak sformułowane zamierzenia pomijamy niemal
całkowicie teorię równania bilansu, wchodzącą w zakres termodynamiki
neoklasycznej, ograniczając się do jej zastosowań w ośrodkach ciągłych
/rozdział 2/. Szczególnie ostro podkreślamy w nim różnicę pomiędzy równaniem
bilansu i zasadą zachowania. W rozdziale 3 omawiamy drugą zasadę
termodynamiki, dla której stosujemy przyjętą w termodynamicznej teorii
materiałów nazwę – nierówność Clausiusa – Duhema.
Zarówno w rozdziale 2, jak i w 3, sporo miejsca poświęcamy
własnościom powierzchni osobliwych ze względu na ich praktyczne znaczenie w
takich zagadnieniach, jak propagacja fal lub teoria defektów.
W tych samych rozdziałach prezentujemy również sposób
opisu dalekich oddziaływań w ośrodkach ciągłych, nie poświęcając im
jednak zbyt wiele miejsca.
Poczynając od rozdziału 4 artykuł jest poświęcony
kilku szczególnym zagadnieniom z pogranicza termodynamiki i teorii równań
konstytutywnych. A więc, w rozdziale 4 omawiamy termodynamikę materiałów
termosprężystych, w rozdziale 5 – termodynamikę reakcji chemicznej w ośrodkach
ciągłych, a w rozdziale 6 przedstawiamy wprowadzenie w ogólną teorię równań
konstytutywnych. W rozdziałach tych szczególnie dużo miejsca poświęcamy
twierdzeniu I-Shih Liu, którego dowód jest zawarty w rozdziale 4. Na jego
podstawie można określić konsekwencje praw termodynamiki w teorii materiałów.
W powyższych rozdziałach sporo miejsca poświęcamy
termodynamice wieloskładnikowych /mieszanin/, a w rozdziale 6 szkicujemy teorię
propagacji fal akustycznych w ciągłych ośrodkach dyssypatywnych.
Wymagania matematyczne, stawiane czytelnikowi nie
wykraczają poza ramy działów matematyki, stosowanych w teorii ośrodków ciągłych,
a w szczególności w nieliniowej teorii sprężystości. Jedynym odstępstwem
jest dowód twierdzenia Liu, oraz niektóre zagadnienia termodynamiki reakcji
chemicznej, gdzie wymagana jest pewna znajomość algebry, nie wykraczająca
poza podręczniki A. Kurosza [43], lub w.h. Greuba [32].
Niniejsza praca
stanowi przykład dynamicznego zagadnienia kontaktowego, w którym stosuje się
teorię falową. Rozważa się poprzeczne uderzenie nieskończonej belki sprężystej
skończonym prętem sprężystym i sprężystoplastycznym (model Prandtla ze
wzmocnienie, zakładając idealny kontakt w miejscu zderzenia ( płaszczyzny
zderzenia idealnie gładkie i sztywne, idealne zachowanie prostopadłego
kierunku pręta do osi belki). Tego typu schemat stanowi aproksymację wielu
technicznie ważnych układów, jak np.: układu korbowo-tłokowego w silniku,
przęsła mostu lub belki stropowej obciążanych dynamicznie przez przypadkowo
spadające ciało odkształcalne, suwnicy gwałtownie szarpiącej poprzez linę
podnoszony ciężar, pocisku uderzającego w tarczę (belkę), samochodu uderzającego
w balustradę, wielu procesów kucia, itp.
Celem ostatecznym tej pracy jest zbadanie jak zmieniają
się siła kontaktowa , prędkość belki, moment gnący oraz intensywność
przekazywania energii belce przez pręt (moc pręta) podczas kontaktu w zależności
od: granicy plastyczności pręta, modułu wzmocnienia pręta, modułu Younga pręta
i belki, modułu odkształcenia postaciowego belki oraz gęstości pręta i
belki. Ponadto w pracy określono długość uplastycznionej części pręta w
zależności od prędkości uderzenia i względną, trwałą zmianę średnicy
pręta wskutek odkształceń plastycznych.
Przedstawiona
praca stanowi przeglądowe podsumowanie wyników prezentowanych w podanych niżej
publikacjach. Udział autora niniejszej pracy w wymienionych artykułach dotyczy
przede wszystkim zagadnień teoretycznych a mianowicie: równania pętli
histerezy, konstrukcji i badania fenomenologicznych modeli transformacji
polimorficznych, interpretacji wyników doświadczalnych, algorytmów
obliczeniowych, aspektu geofizycznego transformacji. Tematyka ta stanowi
zasadniczy przedmiot przedstawionej pracy: zagadnienia doświadczalne
prezentowane są tylko przez wyniki pomiarów bez wnikania w szczegóły
techniki eksperymentalnej. Przy każdej pozycji zaznaczono w jakim rozdziale
niniejszej pracy wykorzystano materiał odpowiedniej publikacji.
Przeprowadzono usystematyzowanie przedstawionych w tych
pracach matematycznych modeli procesu transformacji polimorficznych. Porównano
wyniki uzyskane przy pomocy tych modeli z wynikami eksperymentalnymi dotyczącymi
transformacji polimorficznych zachodzących pod ciśnieniem około 5,2 kb w
chlorku rubidu.
Badano istotne uzupełnienia dotyczące związku
transformacji polimorficznych z mechanizmem ognisk trzęsień Ziemi.
Uzupełniono także aneks dotyczących obliczeń
numerycznych.
W swojej pracy
Truesdell [1] ustalił warunki propagacji
fali akustycznej w materiale sprężystym. Równanie wzrostu amplitudy podał
Chan [4] . Wesołowski w pracy [2] rozwiązuje zagadnienie propagacji fali
akustycznej w walcu poddawanemu skończonej inflacji. W niniejszej pracy
analizuje się propagację fali przy tym samym wstępnym odkształceniu ale dla
amplitudy fali, która ma kierunek obwodowy.
Duże
zainteresowanie w dziedzinie teorii anten wzbudza ostatnio promieniowanie anten,
poruszających się w ośrodkach dyspersyjnych.
Praca poświęcona jest promieniowaniu dipola
elektrycznego, poruszającego się w ośrodku izotropowym, jednorodnym i
nieograniczonym, z dyspersją czasowo-przestrzenną. Otrzymano wyrażenia na
pole podłużne i poprzeczne w strefie dalekiej dla dipola elektrycznego,
zorientowanego równolegle do prędkości ruchu.
Pole wyznaczono dla nierelatywistycznej prędkości
ruchu dipola i przy założeniu najogólniejszej postaci dyspersji czasowej.
Podano również wyrażenia na kąt pomiędzy prędkością
dipola i kąt pomiędzy prędkością dipola i kierunkiem propagacji fali o częstości
ů .
W części
pierwszej pracy omówiono niektóre fizyczne zagadnienia i trudności związanie
z określeniem geologicznej struktury wybranego obszaru górotworu na podstawie
pomiarów pola elektromagnetycznego na części powierzchni
ograniczającej ten obszar.
W części drugiej podano ścisłe
sformułowanie elektromagnetycznego zagadnienia odwrotnego. Określonego wstępnie
w części pierwszej i omówiono pewne podstawowe zagadnienia matematyczne, związane
z tym sformułowaniem.
W części trzeciej
udowodniono pewien warunek konieczny jednoznaczności omawianego zagadnienia
odwrotnego.
W części czwartej podano
przykład algorytmu dla tego zagadnienia, w którym wykorzystuje się pewien
funkcjonał o własnościach stacjonarnych. Algorytm umożliwia wyznaczanie
struktur górotworu z danych pomiarowych. Omówiono metody konstruowania funkcji
próbnych funkcjonału.
W pracy
rozpatrywane jest zagadnienie dyfrakcji elektromagnetycznej fali cylindrycznej
na dwóch równoległych ekranach o kształcie półpłaszczyzn. Celem pracy
jest wyznaczenie wysokoczęstotliwościowego przybliżenia charakterystyk
kierunkowych dla pól ugiętego i rozproszonego, otrzymanych w wyniku tej
dyfrakcji.
Problem elektromagnetyczny sprowadzono do zagadnienia
skalarnego dla równania Helmholtza z warunkiem brzegowym typu Dirichleta. Następnie
w oparciu o geometryczną teorię dyfrakcji Kallera skonstruowano wysokoczęstotliwościowe
przybliżenie pola ugiętego u 1, z uwzględniające dyfrakcję
pierwotną fali cylindrycznej na ekranach (brak oddziaływań międzykrawędziowych)
oraz przybliżenie u 2, uwzględniające jednokrotne oddziaływanie
fal krawędziowych z ekranami. Dla obu pól skonstruowano odpowiadające im
przybliżenia charakterystyki kierunkowej pola ugiętego Ó 1 i Ó 2.
Przybliżenia te zawodzą na granicach cienia fal padającej i odbitej, gdzie
rosną nieograniczenia oraz w płaszczyźnie przechodzącej przez krawędzie
ekranów, gdzie przybliżenie Ó 1 jest skokowo nieciągła, zaś Ó 2
– nieograniczone. W dalszej części pracy do aproksymacji pól wykorzystano
jednolitą asymptotyczną teorię dyfrakcji [1]. W przybliżeniu opisanym
dyfrakcją pierwotną skonstruowano wyrażenia dla pola całkowitego,
rozproszonego i ugiętego, a następnie wyznaczono przybliżenia charakterystyk
kierunkowych: Ó 3 – dla pola ugiętego i
Ó 4 dla pola
rozproszonego. Przybliżenia te są ciągłe wszędzie za wyjątkiem płaszczyzny
przechodzącej przez krawędzie, gdzie doznają nieciągłości skokowej. Wyniki
pracy zilustrowano przykładem liczbowym.
Część
pierwsza pracy opiera się na wynikach uzyskanych w pracy [3]. Pokazane tu, że
każdy z wymienionych w pracy [3] składników pola pobudzanego w zasilanej
symetrycznie strukturze, przedstawionej na rysunku 1, spełnia niezależnie równania
Maxwella i warunki brzegowe, oraz, że dyskretna część pola złożona
ze składników zwanych rodzajami tłumionymi, zawiera wszystkie możliwe
rodzaje, jakie mogą się propagować w takiej strukturze. Ponadto znaleziono
przybliżone wyrażenie opisujące ciągłą część pola (czyli obliczono w
sposób przybliżony całkę wzdłuż linii rozcięcia).
Część druga prezentuje wyrażenia na pole wzbudzone
w tej samej strukturze w przybliżeniu Leontowicza.
W części trzeciej znaleziono rozkład pól
pobudzonych pętlą z prądem magnetycznym w cylindrze o ściankach doskonale
przewodzących z umieszczonym wewnątrz współosiowo przewodem stratnym,
Część czwarta stanowi wstępne rozważania dotyczące
odbioru sygnału elektromagnetycznego wewnątrz cylindrycznego wydrążenia w ośrodku
stratnym, nadawanego przez źródła umieszczone w ośrodku zewnętrznym.
W pracy tej
zostanie wyprowadzony związek pomiędzy rezystywnością plazmy a
autokorelacjami stochastycznego pola elektrycznego na podstawie zmodyfikowanego
uogólnionego równania Langevina. Modyfikacja równania polega na bardziej
bezpośrednim uwzględnieniu dyspersji przestrzennej niż w uogólnionym równaniu
Langevina rozważanym w pracach [1], [2], [3]. Ponieważ w zmodyfikowanym równaniu
występuje także w sposób jawny średnia prędkość cząstek i odchylenia od
niej nie powinny byż duże (zarówno dla poszczególnych cząstek, jak i dla
ustalonej cząstki w trakcie jej ruchu), więc gdy chcemy aby ten warunek był
spełniony w plazmie, to musimy założyć dużą ilość cząstek (elektronów)
w kuli Debye`a. Wtedy stosunek energii potencjalnej do energii kinetycznej cząstek
jest mały, czyli prędkości cząstek mało różnią się od średniej. Przy
zmodyfikowanym podejściu transformata (Fouriera względem zmiennych
przestrzennych i Fouriera-Laplace`a względem czasu) tensora „współczynnika
tarcia” nie musi być koniecznie funkcją ů – kv, w związku z czym
mamy mniejsze ograniczenia na transformatę autokorelacji stochastycznego pola
elektrycznego. Wyprowadzone pierwsze i drugie twierdzenie
fluktuacyjno-dyssypacyjne, oraz wyrażenie opisujące odpowiedź układu na
zaburzenie zewnętrzne ma poza wspomnianą wyżej uwagą postać podobną ja w
[1]. Przy wyprowadzeniu wzoru na transformatę tensora rezystywności pokazano,
że jej zależność od wartości wektora falowego k ujawnia się, gdy
zaburzenie zależy nie tylko od czasu, ale i od zmiennej przestrzennej. Innym
zagadnieniem poruszonym w tej pracy jest stacjonarność procesu stochastycznego
opisanego poprzez uogólnione równanie Langevina uwzględniające obecność
stałego pola magnetycznego. Podano także warunki stabilności rozwiązań uśrednionego
uogólnionego równania Langevina i ich związek z zanikaniem w czasie
autokorelacji rozwiązań uogólnionego (stochastycznego) równania Langevina.
Celem
prezentowanej pracy jest uzyskanie asymptotycznych wyrażeń na pole
elektromagnetyczne, promieniowane przez sfazowane źródło liniowe w
przestrzeni bezstratnej, jednoosiowo anizotropowej. Przyjmiemy, że własności
tej przestrzeni są scharakteryzowane tensorem przenikalności dielektrycznej ĺ.
W pracy zbadano
zjawisko nieliniowego rezonansu w linii transmisyjnej obciążonej nieliniową
indukcyjnością. Do badania zastosowano znaną w teorii drgań nieliniowych
przybliżoną metodę pierwszej harmonicznej, zwaną też metodą funkcji opisującej.
Pokazano, że w otoczeniu częstotliwości takich, dla
których jest spełniony warunek â1=nđ
okresowe rozwiązanie jest niejednoznaczne.
Krzywa amplitudy prądu na końcu linii w funkcji częstotliwości
ma kształt typowy dla nieliniowego rezonansu znanego w nieliniowych układach
elektrycznych lub mechanicznych. Kształt krzywej zależy od parametrów linii;
w szczególności od iloczynu tłumienia i oporności falowej, a także od
amplitudy przyłożonego napięcia i nieliniowej indukcji obciążającej linię.
W niniejszej
pracy rozpatrzony zostanie problem skonstruowania anteny generującej zadaną
funkcję kierunkową w obecności nieidealnie przewodzącej płaskiej
powierzchni ziemi. Problem ten, jak i inne problemy syntezy anten [1], [2], należy
do tzw. zagadnień odwrotnych, istotę których stanowi odwrócenie związku
przyczynowo-skutkowego i które polegają na odszukaniu prawych stron równań
lub wartości brzegowych na podstawie znajomości pewnych funkcjonałów od
rozwiązań.
Jak wiadomo [7], [11] zagadnienia te są niepoprawnie
postawione, a metody stosowane do ich rozwiązywania są w dużej mierze dowolne
i oparte na przesłankach intuicyjnych. Przeważnie [13] rozwiązań zagadnień
odwrotnych poszukuje się w dwóch etapach: dokonując algebraizacji tj.
sprowadzając je do układów równań algebraicznych (często osobliwych) a
następnie regularyzując otrzymany układ, tzn. konstuując algorytm rozwiązania
przybliżonego spełniający pewne warunki dodatkowe.
W rozpatrywanym przypadku
rozwiązanie problemu zostanie skonstruowane z rozwiązań trzech podproblemów
: pomocniczego, polegającego na znalezieniu wartości brzegowych na
granicy nieidealnie przewodzącego ośrodka, prostego, polegającego na
sformułowaniu i algebraizacji odpowiedniego zagadnienia brzegowego dla półprzestrzeni,
oraz odwrotnego polegającego na skonstruowaniu racjonalnego algorytmu
odwrócenia nadokreślonego układu równań otrzymanego w rezultacie
algebraizacji.
Procedura fali
biegnącej, w przypadku układów hiperbolicznych w szerszym sensie, prowadzi do
układów równań transportu dla współczynników rozwinięcia fali biegnącej
zamiast do pojedynczych równań transportu. Podstawowa cecha równań
transportu dla nieciągłości pierwszych pochodnych jest zachowana: nieciągłości
te nie mogą powstać, jeśli nie zostały zadane w warunkach początkowych.
Sprowadzenie układu równań cząstkowych (4.14) do układu
równań zwyczajnych (4.15) jest możliwe wtedy, gdy warunki Lematu są spełnione,
tzn. wtedy, gdy rząd macierzy charakterystycznej (a więc krotność
powierzchni charakterystycznej) jest taki sam dla każdego punktu x, t i dla każdego
kierunku wektora normalnego n x . W przeciwnym razie układ (4.14)
jest nietrywialnym układem równań cząstkowych na wybranej powierzchni
charakterystycznej. Można podać przykłady, kiedy ten układ jest
hiperboliczny. W takim przypadku nieciągłości pochodnych, które w chwili
początkowej były zlokalizowane w punkcie (a ściślej: w pewnym otoczeniu
punktu) propagują się po powierzchni stożkowej. Mamy wówczas do czynienia z
tzw. refrakcją stożkową, znaną w teorii równań hiperbolicznych liniowych.
Zagadnienia
odwrotne stanowią klasę problemów matematycznych znajdujących bezpośrednie
zastosowanie w fizyce dla interpretacji i planowania eksperymentów. Rozwiązania
problemów odwrotnych dla konkretnych przypadków pozwalają odnajdować
parametry charakteryzujące badany ośrodek na podstawie pomiaru pól poza ośrodkiem.
Problemami takimi są między innymi zadania określania współczynników równań
różniczkowych ze znajomości pewnych funkcjonałów ich rozwiązań.
Celem pracy jest zbudowanie modelu matematycznego
wirnika. Wirnik zmodelowany został w postaci sztywnego, nieodkształcalnego ciała
o masie m, wirującego na podatnym bezmasowym wale. Przy tych założeniach
wirnik ma 6 stopni swobody.
Praca niniejsza, stanowiąca
kontynuację i rozszerzenie pracy [1], dotyczy przepływów mieszanin
dwufazowych, dwuskładnikowych z uwzględnieniem wymiany masy obu składników
między fazami. Mieszaninę opisywać będziemy przy pomocy modelu płynu
barotropowego, a obliczenia przepływu przez dyszę wykonany według schematu
podanego w [2]. Nasze rozważania ograniczymy w zasadzie do mieszanin o dużym
udziale masowym fazy ciekłej, ale niektóre wyniki będą miały charakter ogólniejszy
i dadzą się zastosować do mieszanin o dowolnym składzie.
Literatura na temat przepływów przez dyszę Lavala
mieszanin wielofazowych z wymianą masy jest bardzo obszerna, lecz dotyczy głównie
ośrodków jednoskładnikowych, a także niektórych wieloskładnikowych o dużym
udziale objętościowym gazu niekondensującego
jak np. wilgotne powietrze. Natomiast w mieszaninach wieloskładnikowych
cieczowo-gazowych, o dominującym udziale masowym fazy ciekłej, wpływ wymiany
masy, dla najczęściej spotykanych układów /np., woda –powietrze/, na ogół
nie jest zbyt znaczący i do zapisu tego rodzaju mieszanin stosowany jest przede
wszystkim izotermiczny model Tangrena.
Celem obecnej pracy jest zbadanie, w oparciu o
zaproponowany model, ilościowych efektów wymiany masy w mieszaninach typu pęcherzykowego
i określenie w jakich warunkach efekty te mogą mieć istotne znaczenie. W
szczególności, dla niektórych układów bardziej istotny od zjawisk parowania
i kondensacji może się okazać wpływ rozpuszczenia gazu w cieczy. Ten ostatni
efekt był dotychczas mało badany i uwzględniają go jedynie nieliczne prace.
Przez oddziaływanie
rozumiemy wymianę pędu, energii lub krętu, pomiędzy ciałami poruszającymi
się w ośrodku, poprzez cząsteczki ośrodka. Przez ośrodek
swobodnie-molekularny rozumiemy taki, w którym średnia droga swobodna ë cząsteczek
gazu jest znacznie większa od rozmiarów ciał R i ich wzajemnych odległości
d - ë>> B,d.
Inspiracją do podjęcia
takiego tematu były pewne, dość interesujące, wyniki uzyskane w serii wcześniejszych
prac autora, dotyczących zagadnienia stacjonarnego oddziaływania dla układu
dwu kul, poruszającego się w ośrodku swobodnie-molekularnym. Wyniki te można
lapidarnie streścić w 3-ech prawidłowościach:
1/ przy braku równowagi
termodynamicznej /a więc również wtedy, gdy występuje jakikolwiek ruch ciał
w ośrodku /ciała oddziaływują ze sobą spontaniczne – mogą wywierać na
siebie działanie przyciągające lub odpychające, w zależności od swoich
temperatur i temperatury gazu otaczającego;
2/ na dużych odległościach siły interakcji są odwrotnie
proporcjonalne do kwadratu odległości;
3/ na małych odległościach siły interakcji są porównywalne
z oporem.
Zwrócenie uwagi na fizyczne
aspekty zagadnienia aerodynamicznego doprowadziło autora do traktowania
zjawiska interakcji ciał, jako nowego zjawiska fizycznego. Praca niniejsza jest
próbą szerszego i bardziej wnikliwego poznania zjawiska i „zafundowania”
mu podstaw teoretycznych. Spróbujmy zagadnienie potraktować dość ogólnie. Tę
ogólność, szczególnie na początku, bardzo łatwo sobie zagwarantować.
Wystarczy w tym celu zrezygnować z założenia stacjonarności ruchu i
zlikwidować więzy, utrzymujące ciała w postaci sztywnego układu, przechodząc
tym samym do ciał swobodnych. Zagadnienie niestacjonarnego oddziaływania ciał
swobodnych wydaje się już wykraczać poza klasyczne ramy aerodynamiki, albo co
najmniej rozszerzać granice tego pojęcia.
Celem pracy jest znalezienie
/wyprowadzenie/ ogólnych wyrażeń na siły /i równań prowadzących do ich
wyznaczenia/ oraz wyeksponowanie i zilustrowanie ich fizycznej zawartości, jak
również próba odpowiedzi na pytanie, czy skomponowany formalizm może być użyteczny.
Ponieważ zagadnienie jest dość
obszerne, ograniczymy się jedynie do zakreślenia tych idei, które są
konieczne do pełnego sformułowania i określenia jego znaczeń fizycznych.
Znacznej ilości
prac teoretycznych nie towarzyszył proporcjonalnie silny dopływ danych doświadczalnych.
Dotyczy to głównie doświadczeń, w których realizowano dostatecznie małe
przemieszczenia dyslokacji, by ich wyniki mogłyby być porównywane z istniejącymi
teoriami. Większość wartości dyslokacyjnej stałej tłumienia wyznaczono w
doświadczeniach, podczas których dyslokacja doświadczeń nie można uważać
za podstawę do weryfikacji teorii opisujących hamowanie dyslokacji tylko przez
oddziaływanie z idealną siecią kryształów.
Istniejące dane o wartości i temperaturowym przebiegu
fononowej składowej tłumienia ruchu dyslokacji uzyskane z badań ultradźwiękowych
/małe przemieszczenia dyslokacji/ nie pokrywają w pełni całego interesującego
dla celów porównań z teoriami zakresu temperatur i większości przypadków
obarczane są błędem wynikającym z nieznajomości gęstości i rozkładu
dyslokacji wewnątrz kryształów. Omówieniu doświadczalnych metod badania sił
oporu ruchu dyslokacji poświęcono następny rozdział.
W niniejszej pracy przedstawiono wyniki ultradźwiękowych
badań fononowej składowej siły hamowania ruchu dyslokacji w zakresie
temperatur od 20 K do temperatury pokojowej. Zastosowana technika
badania pozwala na wyznaczenie wartości stałej tłumienia â
bez potrzeby znajomości gęstości i szczegółów struktury sieci
dyslokacji w badanej próbce.
Problem
rozpraszania fali ultradźwiękowej przez erytrocyt uproszczono do rozpraszania
fali przez cząstkę o kształcie spłaszczonej elipsoidy obrotowej. Dodatkowo
założono, że płaska fala ultradźwiękowa pada z kierunku wyznaczonego przez
krótszą oś elipsoidy. Obliczeń dokonano dla dwóch wartości akustycznej
impedancji właściwej.
W rozpatrywanym przypadku, mimo że do obliczeń przyjęto
stosunkowo duże częstotliwości /28 i 56 MHz/ , charakterystyki zbliżają się
do przypadków granicznych dla g = kb › 0. Oznacza to, ż e w zakresie
rozpatrywanych częstotliwości pole rozproszone niewiele zmienia się względem
pola dla kulki małej w porównaniu z długością fali. Dlatego też dla częstotliwości
mniejszych od 28 MHz można opisaną wyżej cząstkę traktować jak kulkę i
rozpatrywać zagadnienie w układzie współrzędnych sferycznych.
Oczywiście gdy g › 0, wszystkie wyrazy szeregów dążą
do 0, co oznacza, że pole rozproszone jest tym mniejsze, im mniejsza jest cząstka.
Okazuje się przy tym, że dla cząstki twardej pole maleje szybciej niż dla miękkiej.
Powyższe charakterystyki obliczono dla dwóch
skrajnych wartości impedancji cząstki. Tymczasem w rzeczywistości erytrocyty
mają akustyczna impedancję właściwą bliską impedancji otaczającego ośrodka.
Fala ultradźwiękowa nie musi też padać wzdłuż krótszej osi elipsoidy
/aczkolwiek w przybliżeniu sferycznym nie ma to znaczenia/. Tak więc przyjęte
założenia nie odpowiadają wiernie sytuacji rzeczywistej, nie mniej jednak
uzyskane wyniki, aczkolwiek przybliżone, są pierwszymi wynikami w literaturze
uzyskanymi na powyższy temat. Przy prowadzeniu dalszych prac należy również
uwzględnić fakt, że erytrocyty nie występują pojedynczo, lecz gęsto i
tworzą konglomeraty.
O ile statyczne
badania naprężeń i odkształceń prowadzone na modelach mają już ugruntowaną
pozycję wśród metod projektowania i obliczania konstrukcji, o tyle modelowe
badania dynamiczne są jeszcze mało rozpowszechnione, m. In. Ze względu na
trudności techniczne występujące przy ich realizacji. Pomimo to w wielu
laboratoriach dąży się do opanowania techniki badań dynamicznych różnymi
metodami, gdyż problemom dynamiki konstrukcji przypisuje się coraz większe
znaczenie.
Stan naprężenia przy obciążeniach dynamicznych może
różnić się jakościowo od stanu statycznego zwłaszcza wtedy, gdy zjawisko
ma charakter wyraźnie falowy.
Badanie zjawisk dynamicznych na modelach jest jednak
trudne przede wszystkim dlatego, że przebiegają one bardzo szybko.
Najkorzystniej jest stosować wtedy bezinercyjne metody pomiarów, do których
należą metody optyczne a wśród nich elastooptyka. Ma ona ponadto tę zaletę,
że pozwala rejestrować stan naprężenia powierzchniowo, a nie punktowo dając
tym samym znacznie pełniejszą informację o polu naprężenia. Ponadto obraz
elastooptyczny przedstawia zjawisko dynamiczne bardzo poglądowo uwidaczniając
propagację fal ich odbicia itp.
Elastooptycznie badamy zasadniczo zagadnienia
dwuwymiarowe zazwyczaj w płaskim stanie naprężenia. Modele sporządzone są z
możliwie cienkich płyt materiału elastooptycznego. Moduły sprężystości
typowych materiałów elastooptycznych przekraczają 30.000 kG/cm2, z
czego wynika znaczna szybkość przebiegów dynamicznych. /Prędkość fal podłużnych
jest bliska 2000 a/a. Stawia to wysokie wymagania co do szybkości rejestracji i
czasu ekspozycji zdjęć.
Wynikiem powierzchniowego badania dynamicznego jest
zmienny w czasie obraz izochrom, czyli linii będących miejscem geometrycznych
punktów, w których różnica naprężeń głównych m ma wartość stałą.
Mamy zatem w płaskim obszarze określoną funkcję m/x,y,t/. Bezpośrednim
wnioskiem stąd jest, że na wszystkich swobodnych krawędziach modelu znany
jest stan naprężenia, gdyż składowa naprężenia prostopadła do krawędzi
staje się równa zeru, druga zaś, styczna do konturu, określona jest rzędom
izochromy m.
W punktach wewnętrznych modelu znajomość funkcji
m/x,y,t/ ma duże znaczenie praktyczne, gdyż na podstawie hipotezy maksymalnych
naprężeń stycznych w wielu przypadkach m może być uważane za miarę wytężenia
materiału. Właśnie w zagadnieniach dynamicznych w przeciwieństwie do
statycznych często występują spiętrzenia naprężeń w punktach wewnętrznych
obszaru.
W niniejszej pracy analizując rozkład naprężeń wokół
otworu opieramy się na określeniu wartości naprężenia na swobodnym brzegu
wprost z rzędu izochromy.
Metody
elastooptyczne stanowią bardzo sprawne i skuteczne narzędzie wyznaczania naprężeń
brzegowych i różnic naprężeń głównych wewnątrz rozpatrywanego ciała tak
w zagadnieniach płaskich jak i w problemach trójwymiarowych.
W przeciwieństwie do tego
wyznaczenie wartości rozdzielonych naprężeń w punktach wewnętrznych
badanych modeli przy użyciu tych metod jest znacznie bardziej kłopotliwe.
Największe trudności napotyka się przy wyznaczaniu
wartości rozdzielonych naprężeń w punktach wewnętrznych trójwymiarowych
modeli elastooptycznych, nie można bowiem skorzystać wówczas z większości
obliczeniowych i pomocniczych doświadczalnych metod rozdzielania naprężeń,
stosowanych przy analizie płaskiego stanu naprężenia.
Jedyną wypróbowaną i stosowaną w praktyce metodą
rozdzielania naprężeń w trójwymiarowej elastooptyce jest metoda różnicy
naprężeń stycznych, jest to metoda mało dokładna i bardzo uciążliwa w
praktycznym zastosowaniu.
W pracy niniejszej przedstawiono propozycję
elastooptycznej metody modelowej badania elementów trójwymiarowych, umożliwiającej
wyznaczenie na drodze czysto doświadczalnej bez dokonywania pracochłonnych i
niezbyt dokładnych obliczeń zarówno naprężeń brzegowych jak i wartości
oraz kierunków głównych naprężeń w rozpatrywanych wewnętrznych punktach
modeli trójwymiarowych.
Realizacja zadań
współczesnej fizyki i techniki w coraz większym stopniu uzależniona jest od
postępu w rozwoju metod obliczeniowych. Ostatnio największą popularność
zdobyły dwie zasadnicze metody obliczeniowe: metoda różnic skończonych oraz
metoda elementów skończonych. Ta ostatnia wyróżnia się szczególnie
szerokim wachlarzem zastosowań. Jednakże, mimo niewątpliwych zalet, metoda
elementów skończonych wymaga dużego nakładu pracy na przygotowanie danych do
obliczeń oraz nastręcza znaczne trudności przy szacowaniu dokładności
otrzymywanych rozwiązań.
Mając na celu zmniejszenie owych trudności, w
niniejszej pracy zaproponowano pewną odmienną metodę obliczania złożonych
układów fizycznych.
W stosowanych dotychczas modelach metody elementów skończonych
stopień wielomianu aproksymującego poszukiwane pole wielkości fizycznej jest
ustalony. Aby otrzymać dokładniejsze obliczenia należy przyjąć nowy model
układu o zagęszczonej siatce elementów skończonych.
W prezentowanej metodzie ustalona jest przyjęta siatka
elementów. Wzrost dokładności obliczeń następuje przez zwiększenie stopnia
wielomianu aproksymującego poszukiwana funkcję.
Wszelkie operacje z tym związane
wykonywane są automatycznie przez maszynę cyfrową. Z uwagi na sprawdzenie
procesu obliczeń do procedury generowanie ciągu modeli aproksymującego dane
zagadnienie fizyczne, przedstawioną metodę nazwano aproksymacyjną metodę
elementów skończonych. Należy zaznaczyć, że w tej metodzie, elementy
tworzące badany układ mogą przyjmować dowolnie duże rozmiary, a nawet mogą
być elementami nieograniczonymi /półprzestrzeń, pasmo nieograniczone, itp./.
Zaczniemy od rozpatrzenia pewnego typu układów
fizycznych, a mianowicie sprężystych układów konstrukcyjnych.
Przez układ konstrukcyjny będziemy rozumieli
układ współpracujących ze sobą elementów, z których każdy jest ciałem
odkształcalnym mogącym przenosić dowolnego rodzaju obciążenia zewnętrzne
oraz przyjmuje konfigurację bryły jednospójnej ograniczonej do co najwyżej
sześcioma gładkimi powierzchniami. Tak wyróżnione elementy nazwiemy elementami
podstawowymi.
W niniejszej pracy zajmiemy się pewnym, ważnym z
praktycznego punktu widzenia, rodzajem układów konstrukcyjnych.
Jedną z
podstawowych przyczyn tego stanu jest niewystarczająca liczba danych doświadczalnych
mogących poprzeć lub odrzucić koncepcje teoretyczne. Stąd wiele z nich jest
czysto spekulatywnych. Brak danych doświadczalnych jest z kolei spowodowany
trudnościami eksperymentalnym. Specyfika budowy materiałów ziarnistych, a w
szczególnie materiałów drugiej grupy, uniemożliwia bowiem wykonywanie
szeregu prostych doświadczeń właściwych metalom, jak np. jednoosiowe ściskanie
czy rozciąganie. Przyczyną tego jest bardzo mała lub wręcz zerowa wytrzymałość
materiałów ziarnistych przy nieobecności działania kulistego tensora naprężenia
jak i zależność wytrzymałości od tego stanu naprężenia.
W świetle powyższych rozważań za jeden z najważniejszych
celów badawczych w obecnym stanie rozwoju mechaniki materiałów ziarnistych można
uznać sformułowanie poprawnych związków fizycznych. Odnosi się to zarówno
do związków opisujących cały proces deformacji jak i stan nieograniczonego płynięcia
plastycznego.
Niniejsza praca jest próbą wyjaśnienia tego
zagadnienia w odniesieniu do stanu zaawansowanego płynięcia plastycznego, podjętą
w oparciu o informacje uzyskane z badań doświadczalnych.
W rozważaniach nie zatrzymamy się na jednym, szczególnym,
materiale ziarnistym ale na całej wyróżnionej powyżej klasie. Założymy
jedynie, że materiały te są w stanie wyjściowym, naturalnym, jednorodne i
izotropowe. Poszukiwać będziemy ogólnej postaci opisujących je praw
fizycznych a zwłaszcza informacji o przyjmowanych w nich założeniach wynikających
z mechanizmów deformacji w materiału. W takim ujęciu przeprowadzono w pracy
badania na pewnych reprezentantach rozpatrywanych materiałów mają znaczenie
przede wszystkim jakościowe. Uzasadnieniem takiego podejścia jest mimo
ogromnej różnorodności materiałów ziarnistych podobieństwo szeregu ich
cech odróżniających je zdecydowanie od innych materiałów.
Dla właściwej realizacji celu pracy szczególną uwagę
zwrócimy na metodologię badań. Zaproponujemy też nową metodę wykorzystującą
czułe optyczne materiały ziarniste. Uzyskane w pracy wyniki wydają się
dostarczać istotnych informacji o postaci poszukiwanych praw płynięcia.
Wskazują one jednak na złożoność zagadnienia i potrzebę dalszych badań w
tym kierunku, szczególnie z uwagi na trudność i niedoskonałość metod doświadczalnych.
Materiał zawarty w pracy podzielono na pięć rozdziałów.
W rozdziale 2 omówiono podstawowe własności mechaniczne materiałów
ziarnistych ze szczególnym wyróżnieniem ich cech plastycznych.
Przedyskutowano zaproponowane dotychczas modele mechaniczne i opisujące je
prawa fizyczne. W oparciu o krytyczną dyskusję przyjętych w tych prawach założeń
sformułowano doświadczalne kryteria ich oceny. Tym samym określono przesłanki
metodologiczne dla opisanych w następnych rozdziałach badań.
Dyskusji różnych metod doświadczalnych mogących posłużyć
do oceny praw fizycznych poświęcono rozdział 3. W rozdziale tym zaproponowano
też nową metodę opartą o wykorzystanie materiałów ziarnistych czułych
optycznie.
Rozdział 4 zawiera
omówienie teoretycznych i doświadczalnych aspektów badań zagadnień
brzegowych wykonywanych w warunkach płaskiego stanu odkształcenia. Zawiera też
wyniki badań przeprowadzonych w schemacie wciskania klina.
Rozdział 5
poświęcony jest metodzie badań na materiałach czułych optycznie; podstawom tej metody i wynikom badań wykonanych na dwóch
rodzajach tych materiałów.
Wnioski w postaci praw płynięcia wynikające z rozważań
teoretycznych i badań doświadczalnych przedstawiono w rozdziale 6.
Przy rozwiązywaniu
zagadnień ogólnych i sprawdzaniu prac teoretycznych z zakresu analizy naprężeń
oraz przy projektowaniu zarówno konstrukcji inżynierskich jak i maszyn decydujące
znaczenie ma prawidłowa ocena stanu naprężenia w rozpatrywanym obiekcie.
Niestety dotychczas nie znamy jeszcze takich metod obliczania naprężeń, które
by umożliwiałyby dostatecznie dokładne i szybkie wyznaczenie ich w
konstrukcjach o bardziej skomplikowanych kształtach i schematach obciążenia.
Istotną pomocą przy rozwiązywaniu tego rodzaju zagadnień są doświadczalne
metody badań.
Poszukiwane odkształcenia i naprężenia można
wyznaczać albo bezpośrednio na obiekcie, albo badając jego modele. Znamy dwa
zasadnicze rodzaje stosowanych modeli:
a/ modele duże wykonane z materiałów o własnościach
mechanicznych zbliżonych do własności materiału obiektu;
b/ modele małe - z materiałów różniących się własnościami
od materiałów obiektu i obciążone przeważnie w granicach liniowej sprężystości.
Cele pomiarów odkształceń i naprężeń można podzielić na siedem grup wyszczególnionych w tablicy
I. Pierwsze cztery grupy można nazwać „pomiarami stosowanymi”, następne
trzy - „pomiarami poszukiwawczymi”.
Znane są metody pomiarów umożliwiające badanie obiektów płaskich i
trójwymiarowych, wykonanych z materiałów liniowo-sprężystych,
nieliniowo-sprężystych, jak również mających własności reologiczne, obciążonych
zarówno statycznie jak i dynamicznie.
Do stosowanych szeroko metod doświadczalnej analizy
naprężeń należą między innymi: tensometria, rentgenografia, kruche
pokrycia, badania za pomocą ultradźwięków, elastooptyka i metody rastrowe
/Moiré/.
Większość stosowanych metod
polega na pomiarze odkształceń, a wartości naprężeń zwykle wyznacza się
ze znanych zależności między odkształceniami i naprężeniami.
Poza wymienionymi sześcioma metodami należy jeszcze
omówić, znajdującą się obecnie w stadium dopracowania, holografię, gdyż
wielu badaczy prowadzi obecnie prace nad wykorzystaniem holografii w doświadczalnej
analizie naprężeń.
Praca dotyczy
wyznaczania nośności stalowych belek ciągłych poddanych obciążeniom
zmiennym w czasie.
Konstrukcje wykonane z materiałów o własnościach
sprężysto-plastycznych poddane takim obciążeniom mogą ulec zniszczeniu
przed osiągnięciem obciążenia granicznego wyznaczonego metodami nośności
granicznej. Jeśli bowiem w konstrukcji poddanej obciążeniu wielokrotnemu występują
w każdym cyklu obciążeń nowe odkształcenia plastyczne, to po dostatecznie
wielu cyklach albo odkształcenia te narastają albo też nadmierne ugięcia
czynią konstrukcję bezużyteczną albo też przy występowaniu przyrostów
odkształceń plastycznych przeciwnych znaków może nastąpić zniszczenie
kruche wskutek zmęczenia materiału. Pierwszy rodzaj zniszczenia nazywamy
zniszczeniem przyrostowym, drugi zniszczeniem wskutek zmęczenia niskocyklowego.
Okazuje się, że konstrukcja może reagować czysto sprężyście czyli
przystosować się do obciążenia mniejszego od obciążeń wywołujących wyżej
wymienione stany zniszczenia, ściślej do obciążenia mniejszego od mniejszej
z dwu odpowiadającym tym stanom zniszczenia wartości.
Wyznaczaniem tych granicznych
wartości obciążenia zajmuje się teoria przystosowania.
W celu stwierdzenia czy dla rozpatrywanych w niniejszej
pracy belek ciągłych wystarczy obliczać obciążenie graniczne w oparciu o
teorię nośności granicznej, czy też należy je obliczać w oparciu o teorię
przystosowania wyznaczono to obciążenie w oparciu o obie teorie i
przeprowadzono porównanie otrzymanych wyników. Również dla porównania
wyznaczono wartość tego obciążenia w założeniu sprężystej pracy belki,
tj. wg. klasycznej wytrzymałości materiałów, stosując kryterium
nieprzekroczenia odkształceń sprężystych.
Rozpatrzono belkę ciągłą o dwu, trzech, czterech i
pięciu przęsłach. Przyjęto dwa warianty obciążenia belki: siłę skupioną
przesuwającą się dowolnie wzdłuż belki oraz obciążeniami ciągłymi - stałym
g i użytkowym
p o zmiennych intensywnościach. Przekrój belki przyjęto stały
na całej jej długości, w związku z czym o wartościach obciążeń
granicznych zdecydowało zniszczenie przęsła skrajnego.
Otrzymane wartości obciążeń granicznych wyznaczone
w oparciu o trzy wyżej wymienione teorie zostały ztabelaryzowane oraz na ich
podstawie zostały sporządzone wykresy tych obciążeń.
W podsumowaniu wykazano występujące istotne różnice
między obciążeniami granicznymi wyznaczonymi w oparciu o wyżej wymienione
teorie. Wykazano również, że przy obciążeniu belki siłą skupioną
istnieje możliwość zastosowania dla wszystkich belek o ilości przęseł n >
3 rozwiązania uzyskanego dla belki, trzyprzęsłowej, a przy obciążeniu obciążeniem
ciągłym zastosowania dla wszystkich belek o ilości przęseł n >
5 rozwiązania otrzymanego dla
belki pięcioprzęsłowej.
Przy
projektowaniu współczesnych konstrukcji i maszyn, mających spełniać ważny
tak pod względem ciężaru jak i rodzaju zastosowanego materiału warunek
ekonomiczności, znaczenia nabierają zadania o stateczności.
Problemy te od dawna stanowią
punkt zainteresowania w wielu dyscyplinach naukowych, a wspólną cechą tych na
ogół różnych podejść jest fakt, że małe” przyczyny wywołują
„znaczne” efekty lub ściślej: stan ciała uważa się za niestateczny, jeżeli
infinitezymalna zmiana jednej zmiennej może spowodować skończoną zmianę
innej.
Celem niniejszej pracy jest szerokie omówienie
definicji stateczności i bifurkacji ze wskazaniem na ich różnice oraz
kryteria oceny, głównie w odniesieniu do konstrukcji sprężysto-plastycznych.
Przytoczono również klasyfikację układów mechanicznych z uwagi na stateczność,
a także dokonano krótkiego przeglądu najbardziej reprezentatywnych zadań, których
znajomość może pomóc przy rozwiązywaniu podobnych. W tym miejscu należy
dodać, że wyczerpującego, bardzo szerokiego przeglądu literatury dotyczącej
tej tematyki dokonał Sewell.
Badania dotyczące
własności mechanicznych i reologicznych skondensowanych układów
polimerowych, termodynamiki i kinetyki krystalizacji polimerów oraz
strukturalnej teorii sieci polimerowych.
Zeszyt niniejszy, pierwszy z tego cyklu, zawiera
prace dotyczące przepływów cieczy lepkosprężystych.
Zbiór prac zawartych w niniejszej części
sprawozdania dotyczy przede wszystkim przede wszystkim przepływów
niewiskozymetrycznych, a w szczególności przepływów rozciągających. Rozważenie
klasy przepływów ze stałą historią deformacji, tj. takich, w których wykładnik
tensorowy odpowiedzialny za czystą deformację zależy liniowo od czasu,
pozwoliło zbadać ich własności pod kątem zastosowania w różnych
reometrach nowego typu /reometr Maxwella, reometr Kepesa, reometr z mimośrodowymi
cylindrami itp./. Ponieważ ustalone przepływy rozciągające należą do powyższej
klasy, pokazano w jaki sposób własności cieczy wyznaczone w nowych reometrach
mogą być wykorzystane do przybliżonego określenia lepkości przy rozciąganiu.
Dalszym uogólnieniem klasy przepływów ze stałą historią deformacji są
przepływy z proporcjonalną historią deformacji, tj. takie, w których wykładnik
tensorowy odpowiedzialny za czystą deformację jest proporcjonalny do pewnej gładkiej
funkcji czasu. Rozważenie tych przepływów pozwoliło uogólnić szereg
poprzednich zależności na przypadki ważnych przepływów nieustalonych występujących
w reometrach lub przy prostym rozciąganiu. W tym ostatnim przypadku można
rozważać stalą prędkość lub siłę, nałożenie małych zaburzeń na przepływ
ustalony itp.
Przepływy rozciągające stanowią szczególną /lecz
bardzo ważną ze względów praktycznych/ klasę przepływów
niewiskozymetrycznych. Zagadnieniu charakterystyk materiałowych polimerów w
takich przepływach poświęcono osobne rozważania.
Omówiono istniejące
opracowania teoretyczne i równania konstytutywne wyprowadzone z rozważań
molekularnych i przeanalizowano możliwości doświadczalnego wyznaczenia
odpowiednich funkcji materiałowych, a zwłaszcza t. zw. lepkości podłużnej.
Charakterystyka ma zasadnicze znaczenie dla wielu procesów technologicznych,
takich jak formowanie włókien, folii itp.
W dalszym ciągu rozważono przepływy złożone z małych
ścinających zaburzeń o charakterze oscylacyjnym oraz ustalonego przepływu ścinającego
/wiskozymetrycznego/. Pokazano, między innymi, że własności
dynamiczne ośrodka zależą istotnie od szybkości ścinania w przepływie
podstawowym oraz od sposobu w jaki zostały nałożone zaburzenia / oscylacje równoległe
i poprzeczne/. Wykazano również, że istnienie zaburzeń o charakterze
oscylacyjnym nie zawsze jest szkodliwe, gdyż w pewnych przypadkach może
prowadzić do dość znacznej redukcji obciążeń potrzebnych do realizacji
przepływu podstawowego. Fakt ten może posiadać poważne znaczenie w niektórych
procesach technologicznych.
Pozostałe rozważania dotyczą przepływów w
obszarach wejściowych rur i kanałów. Zaproponowano nowy sposób obliczania długości
obszarów wejściowych dla cieczy lepkosprężystych, dla których obserwuje się
duże długości wejściowe oraz znaczne spadki ciśnienia.
T. zw. „ przędzalność cieczy jest zjawiskiem ściśle
związanym z przepływami niewiskozymetrycznymi, a równocześnie stanowi
podstawę procesu formowania włókien.
W oparciu o istniejące rozwiązania teoretyczne uwzględniające
dwa mechanizmy ograniczające „przędzalność” - kohezyjne zerwanie cieczy
i rozpad na krople na skutek sił powierzchniowych - przedstawiono wnioski
dotyczące stabilności przędzenia włókien metodami przemysłowymi. Omówiono
wpływ warunków przędzenia i własności materiałów na stabilność procesu
przędzenia.
Osobna część rozważań poświęcona jest próbie
określenia równań opisujących niektóre przepływy zawiesin dwuskładnikowych
złożonych z odkształcalnej fazy stałej i cieczy lepkiej, przy jednoczesnym
uwzględnieniu oddziaływań między cząstkami.
Rozpatrywane
dotychczas zagadnienie dynamicznej teorii konstrukcji plastycznych sprowadzają
się do określenia trwałych ugięć przy zadanym w czasie obciążeniu
przekraczającym nośność układu lub przy zadanych prędkościach początkowych.
W obu tych przypadkach odkształcenia sprężyste są o rząd mniejsze od
plastycznych i można z powodzeniem operować modelem ciała
sztywno-plastycznego. W naszym przypadku obciążenie ma charakter statyczny i
narasta powoli do wielkości równej maksymalnemu udźwigowi, ale konstrukcja
jest geometrycznie nieliniowa i z chwilą osiągnięcia wielkości obciążenia
Pu zaczyna się jej ruch przyspieszony.
Wpływ odkształceń sprężystych jest tu istotny, ale
ogranicza się on głównie do fazy przed osiągnięciem maksymalnego udźwigu.
Porównując wyniki analizy sztywno-plastycznej i sprężysto-plastycznej
widzimy, że przy normalnie spotykanych smukłościach konstrukcji różnice dla
ugięć większych od wu
/przy którym osiąga się maksymalny udźwig pu/
są bardzo małe. Dla ugięć mniejszych od wu proces ma
charakter quasistatyczny, wobec czego analiza dynamiczna może być prowadzona w
oparciu o model sztywno-plastyczny. Z analizy sprężysto-plastycznej niezbędne
nam będą wielkości początkowe dla procesu dynamicznego: pu i wu. Słuszność
takiego uproszczenia potwierdza przykład przytoczony w p. 3 przykład.
W zależności
od przyjętej wielkości współczynnika przedstawione rozwiązanie opisywać może
całą gamę przypadków „efektu rozporu” dla konstrukcji
sztywno-plastycznych do nieczułego na ugięcia zachowania się konstrukcji
podpartej przesuwnie. W przypadku, gdy podpory maja pewną sprężystą podatność
w kierunku X, należałoby zmodyfikować wartość
współczynnika e
zastępując go przez e
1 związany z poprzednim zależności.
Rozwiązanie dla konstrukcji wstępnie odkształconych
pozwala uwzględnić wzmacniające oddziaływanie skosów na podporach lub
wykształcenia powłoki w kształcie hiperboloidy o bardzo małej krzywiźnie w
kierunku osi X.
Jesteśmy
świadkami jak wraz z doskonaleniem technik badawczych w ostatnim ćwierćwieczu,
nauki przyrodnicze w swych zainteresowaniach przeszły z poziomu makroskopowego
na poziom oddziaływań molekularnych. W związku z tym powszechnie obserwowaną
tendencją jest korzystanie z przedstawień kwantowych; dotyczy to zarówno nauk
fizycznych jak i biologicznych.
Występowanie daleko idących
analogii między teoriami opisującymi pola fotonowe i fononowe prowadzi
nieuchronnie do poruszenia kwestii czułości ucha ludzkiego na kwanty energii
akustycznej.
W przypadku fotonów takie
postawienie sprawy wydaje się być naturalne, co zapewne jest uwarunkowane w
niemałym stopniu historią fizyki współczesnej. Metody stosowane w
eksperymentach zapoczątkowanych przez E. Rutheforda nad rozpraszaniem cząstek
alfa polegały bowiem na zliczeniu przy pomocy mikroskopu poszczególnych
scyntylacji ekranu fluoryzującego; odpowiada to zaś za czułości oka pozwalającej
na rejestrację pojedynczych fotonów.
Podobny eksperyment, wskazujący
na kwantowy poziom czułości ucha jest nieznany dotychczas. Zresztą samo
postawienie tego problemu może budzić szereg wątpliwości.
Poniżej przedstawiono rozumowanie umożliwiające na
konfrontację opisu kwantowego mechanizmu słyszenia z wynikami
eksperymentalnymi. Ze względu na to, że poruszona kwestia dotyczy problemów
interdyscyplinarnych i może zainteresować czytelników nieznających
reprezentacji fononowej pola akustycznego, autor pozwolił sobie na
przedstawienie również i podstawowych pryncypiów akustyki kwantowej o ile
wymagała tego jasność wyłożenia prezentowanej tezy.
W pracy rozważane będą stopy metali typu matryce z
inkluzjami tworzące ośrodek makroskopowo jednorodny, mikroskopowo
niejednorodny, o rozproszonym charakterze mikrostruktury. W monografii podane są
przykłady takich stopów. Z przykładów wynika, że w wielu wypadkach można
pojedyncze inkluzje uważać za zawarte /wraz z otoczeniem w postaci materiału
matrycy /sześcianie o boku 5 ×
10 -4 cm.
Porównując ciało jednorodne /z materiału matrycy/ z
ciałem niejednorodnym możemy rozważyć makroskopowe naprężenia spowodowane
nierównomiernością odkształcenia poszczególnych obszarów
charakterystycznych i wynikających stąd ich wzajemnym oddziaływaniem; naprężenia
te nazywane są naprężeniami I-go rodzaju. Z określenia naprężeń I-go
rodzaju /i z określenia obszaru charakterystycznego/ wynika, że naprężenia
te powinno się uważać za stałe w obszarach charakterystycznych.
Celem pracy jest sformułowanie makroskopowego związku
konstytutywnego /na naprężenia I-go rodzaju/, w którym kształt i wymiary
obszaru charakterystycznego wystąpią jako parametry opisujące makroskopową
reakcję materiałów zawartych w ciele niejednorodnym.
Podstawowym składnikiem
materiałowym najczęściej stosowanych pasów płaskich i klinowych jest guma.
Istotną cechą gumy jest jej duża elastyczność, zdolność dobrego tłumienia
drgań, znoszenie dużych przeciążeń oraz dużych deformacji sprężystych.
Wszystkie materiały o własnościach zbliżonych do gumy charakteryzują się
nieliniowymi związkami fizycznymi w zakresie odwracalnych odkształceń sprężystych.
Opis deformacji pasów płaskich i klinowych
przedstawiany jest dotychczas głównie w matematycznie liniowym ujęciu.
Przenikanie pojęć i metod
nieliniowej mechaniki kontinuum w dziedzinę inżynierii jest powolne.
Przyczynami takiego stanu
rzeczy są pewne nawyki myślenia w kategoriach liniowej teorii sprężystości.
Główną cechą metody obliczeń wytrzymałościowych opartych na założeniach
liniowej sprężystości jest posługiwanie się liniowymi równaniami różniczkowymi
i możliwości stosowania zasady superpozycji. Mimo, że od dawna zdawano sobie
sprawę z przybliżonego charakteru liniowych modeli, to konieczność
zrezygnowania z zasady superpozycji i trudności w posługiwaniu się
nieliniowymi równaniami różniczkowymi nie sprzyjały wprowadzeniu mechaniki
nieliniowej do praktyki obliczania i projektowania konstrukcji z materiałów
gumowych. Więcej uwagi poświęcono na opracowanie przybliżonych metod prowadzących
do linearyzacji zagadnień nieliniowych, niż na analizę w ramach konsekwentnie
nieliniowego ujęcia zjawisk odkształcenia badanych materiałów.
Aby ująć analitycznie proces odkształcenia z uwagi
na nieliniowe cechy materiałów pasów płaskich, wybrano konfigurację
odniesienia w opisie przestrzennym.
Mimo, że szerokość pasa płaskiego w stosunku do
grubości jest znaczna, nie można upraszczać zagadnienia opisu jednoczesnego
zginania pasa na kole i rozciągania siłą od napięcia wstępnego, przyjmując
płaski stan odkształcenia. W naszym przypadku na skutek istnienia siatki
nierozciągliwych kordów, wydłużenie pasa w kierunku obwodowym spowoduje
zmianę geometrii siatki kordów, co pociągnie za sobą zmniejszenie szerokości
pasa. Tylko dla pasów gumowych nie wzmocnionych kordem można było praktycznie
pominąć odkształcenia po szerokości, jak to uczyniono w pracy.
Celem niniejszej pracy jest określenie wymiarów pasa
po deformacji i wyznaczeniu sumarycznego oraz w poszczególnych komponentach
pasa /w gumie i w kordzie/, rozkładu naprężenia w płaskim pasie gumowym
wzmocnionym poprzez kord i poddanym jednoczesnemu zginaniu z rozciąganiem.
W pracy został
opisany fizyczny i matematyczny model wirnika jednomasowego o 6 stopniach
swobody, w którym uwzględnione zostały jego drgania giętne, skrętne i wzdłużne.
Wirnik zmodelowano w postaci sztywnej, nieodkształcalnej bryły wirującej na
podatnym bezmasowym wale.
W niniejszej pracy przedstawiony zostanie fizyczny i matematyczny model
jednomasowego wirnika /tarcza osadzona na wale/, wirującego w dwóch masywnych
łożyskach ślizgowych. Łożyska umieszczone są na anizotropowych, podatnych
podporach. Zależności uzyskane dla wirnika jednomasowego stanowią podstawę
do zbudowania modelu matematycznego wirnika wielomasowego: n tarcz osadzonych na
wale wirującym w s masywnych łożyskach
ślizgowych osadzonych w podatnych anizotropowych podporach.
W
związku z całokształtem problemu w ramach niniejszej pracy autor postawił
sobie następujące zadania:
- podjęcie próby rozpoznania przyczyn zacierania się tulei
cylindrowych i uszczelniających pierścieni tłokowych silników lotniczych na
przykładzie badań szczegółowych silnika ASz-62IR;
- przeprowadzenie rozważań teoretycznych i własnych badań
eksperymentalnych istoty zjawiska zacierania się tulei cylindrowych lotniczych
silników tłokowych;
- podjęcie próby znalezienia sposobów zapobiegania
zacieraniu się tulei cylindrowych silników spalinowych ze szczególnym uwzględnieniem
lotniczych silników tłokowych typu ASz-62IR.
Celem niniejszej pracy jest:
1/ rozpoznanie przyczyn zacierania się tulei cylindrowych
lotniczych silników tłokowych typu ASz-62IR;
2/ pogłębienie stopnia poznania zjawiska zacierania się tulei
cylindrowych silników spalinowych, a szczególnie silników lotniczych tłokowych;
3/ poszukiwanie sposobów podwyższania odporności na zatarcie
tulei cylindrowych silników spalinowych ze szczególnym uwzględnieniem
lotniczych silników tłokowych typu ASz-62IR.
Opracowanie składa się z dwóch części. Część
pierwsza obejmuje rozważania teoretyczne oparte zarówno na analizie krytycznej
dotychczasowego stanu wiedzy, jak i na dociekaniach własnych w dziedzinie
tribologii, podstaw konstrukcji i obliczeń elementów zespołu /tulei
cylindrycznych i tłoków z pierścieniami, ze szczególnym uwzględnieniem
specyfiki silników lotniczych/. Część druga opracowania obejmuje szczegółowe
badania na temat wpływu różnych czynników na zacieranie się tulei
cylindrowych lotniczych silników tłokowych. Badania te przeprowadzono na
nowych silnikach lotniczych typu ASz-62IR, docieranych na hamowni.
W oparciu o
warunek ewolucyjności zaproponowany przeze mnie w pracy dowodzę szeregu
twierdzeń związanych z problemem jednoznaczności samopodobnych rozwiązań
zagadnienia Riemanna dla dowolnego ściśle hiperbolicznego układu
quasiliniowych praw zachowania. Rozwiązania szukamy w klasie przedziałami gładkich
funkcji wektorowych zależnych od dwu zmiennych rzeczywistych i zakładam, że
spełnia ono równanie i warunki początkowe w sensie słabym. Obok fal
uderzeniowych rozważam jeszcze inny rodzaj fali nieciągłości, a mianowicie
fale reakcji. Główne rezultaty obejmują opis struktury rozwiązań
dopuszczalnych w zależności od własności funkcji f dowód faktu, że dla
dostatecznie gładkich f dopuszczalne rozwiązania samopodobne tworzą rodzinę
zależną od 2n parametrów ciągłych z ewentualnymi rozgałęzieniami. W &
6 dowodzę dwu dualnych zasad ekstremalnych, będących uogólnieniem
odpowiednich wyników teorii Bethe-Weyla dla fal uderzeniowych w płynach.
Dowodzę istnienia i pewnych topologicznych własności zbioru rozwiązań
Rankine-Hugoniota. Analizuję również pewne przypadki równań nie spełniających
założenia ścisłej hiperboliczności. Ostatnie paragrafy poświęcone są
zastosowaniom do hydrodynamiki, fal detonacji i deflagracji, wreszcie do ośrodków
termosprężystych nieprzewodzących, ściśliwych i nieściśliwych.
Zużycie zależy
od wzajemnego oddziaływania na siebie trących powierzchni w strefie
rzeczywistego kontaktu tzn. od parametrów tarcia /naciski, prędkości,
temperatura otoczenia, rodzaj środka smarującego/ i właściwości materiałów
zębów. Ze względu na różnorodne objawy zużycia występujące na
powierzchni zębów, trudno ustalić jednoznacznie ogólny miernik zużycia. Można
zastosować jako miarę zużycia zmianę masy,, objętości, zmianę geometrii
powierzchni lub zmianę ustalonego wcześniej wymiaru liniowego. Przy badaniu zużycia
w przekładniach zębatych stosuje się je jako miary zużycia łącznie lub
oddzielnie. Różne objawy zużycia spowodowane są występowaniem różnych
mechanizmów zużyciowych. W strefie kontaktu współpracujących zębów można
wyróżnić zużycie ścierne, zmęczeniowe i adhezyjne. W procesie eksploatacji
przekładni zębatych można zauważyć przewagę jednego mechanizmu nad drugim.
Przeprowadzone badania statystyczne rodzajów zużycia w przekładniach wykazują
iż podstawową formą /~
90%/ zużycia zębów kół zębatych jest pitting jako forma zużycia zmęczeniowego.
W dalszej części pracy rozważane będą zjawiska zużyciowe w przekładniach
walcowych o zębach śrubowych i osiach równoległych. Przekładnie tego typu
stanowią zdecydowaną większość wśród wszystkich produkowanych typów.
Wyznaczone zostaną parametry tarcia w strefie kontaktu zębów jako podstawa do
zachodzących procesów zużycia.
W pracy
przedstawiono analizę stanów zniszczenia kablobetonowego przekroju prostokątnego
o jednej osi symetrii podwójnie zbrojonego stalą miękką. Jako kryterium
zniszczenia przekroju przyjęto hipotezę opierającą się na założeniu płaskich
przekrojów oraz idealnie sprężysto-plastycznym zachowaniu się stali i
betonu. Za stan zniszczenia przekroju przyjęto osiągnięcie przez skrajne włókno
betonu, przez stal sprężającą, bądź przez rozciągane zbrojenie miękkie
odkształceń granicznych.
W podsumowaniu przeprowadzono porównanie przyjętego
kryterium zniszczenia z kryterium stosowanym w klasycznej teorii nośności
granicznej.
Teoria nośności
granicznej formułuje zasady i opracowuje metody wyznaczania udźwigu
konstrukcji znajdujących się pod działaniem obciążeń, które narastają
proporcjonalnie do jednego parametru. Posługuje się ona modelem idealnej
sztywno-plastyczności.
Graniczny udźwig konstrukcji zostaje osiągnięty w
chwili, gdy przekształca się ona w mechanizm t. zn. gdy może się ona
deformować w sposób nieodwracalny pod obciążeniem scharakteryzowanym przez
graniczny mnożnik. Sztywno-plastyczny model odkształcenia dobrze przybliża
zachowanie się ciągliwych metali i elementów zbrojonych ciągliwymi włóknami.
Cechą charakterystyczną, a i zaletą teorii nośności
granicznej jest to, że dla ustalenia udźwigu dostarcza ona metod, które nie
wymagają śledzenia procesu rozwijania się stref plastycznych, a więc śledzenia
historii odkształcenia.
W celu uzyskania rozwiązania zagadnienia z dziedziny
nośności granicznej trzeba rozwiązać układ równań różniczkowych opisujących
rozpoczynający się „ruch plastyczny”. Równania te na ogół są
nieliniowe. W rezultacie ich rozwiązania wyznacza się graniczną wartość
obciążenia, pole sił wewnętrznych spełniające równania równowagi i naprężeniowe
warunki brzegowe oraz mechanizm zniszczenia, który spełnia kinematyczne
warunki brzegowe. Przy rozwiązywaniu zagadnień nośności granicznej
korzystamy z równań równowagi w stanie nieodkształconym, ze związków
odkształceniowo-przemieszczeniowych dla małych odkształceń, z warunku
plastyczności i ze stowarzyszonego prawa płynięcia. Postać warunku
plastyczności ma wpływ na wielkości otrzymywane w rezultacie rozwiązania
rozpatrywanego zadania.
Rozwiązania otrzymane metodami teorii plastyczności
umożliwiają pełne wykorzystanie zdolności materiałów ciągliwych do
przenoszenia obciążeń. Rozwiązania te nie są jeszcze dostatecznie
rozpowszechnione. Przyczynił się do tego brak zbiorów rozwiązań, programów
i tablic obejmujących praktycznie spotykane przypadki obciążeń i warunków
podparcia.
Niniejsze opracowanie zawiera rozwiązania zagadnień
nośności granicznej płyt kołowych i pierścieniowych, wykonanych z materiału
podlegającego warunkowi plastyczności Hubera - Misesa. Podane zostały
podstawy oraz rozwiązania odnoszące się do tego typu płyt plastycznych. Objaśniona
jest metoda uzyskiwania rozwiązań zupełnych zagadnień nośności granicznej
oraz przedstawione zostały założenia, zgodnie z którymi zbudowano program na
maszynę cyfrową, pozwalający uzyskiwać rozwiązania numeryczne.
Przytoczone istotne elementy programu, a mianowicie
schemat blokowy, tabulogram oraz przedstawiono przykłady obliczeń.
Zestawienie rozwiązań dla kilkunastu najbardziej
typowych przypadków obciążeń i podparcia podane są w formie tablic.
Wyniki przedstawione w pracy
umożliwiają projektowanie płyt metalowych przy uwzględnieniu własności
plastycznych materiałów.
Z inżynierskiego punktu widzenia szczególnie interesujące
jest jakościowe opisanie zjawiska, tzn. odpowiedź na pytanie, czy uzyskane z
rozwiązania zagadnienia nośności granicznej wartości obciążenia PA
jest wartością „stateczną” /bezpieczną/, czy też
„niestateczną”, czyli powodującą niebezpieczeństwo zniszczenia
konstrukcji.
Przedmiotem przedstawionych badań jest analiza
zachowania się sztywno idealnie plastycznej konstrukcji w trakcie plastycznego
płynięcia, a więc po osiągnięciu obciążenia uplastyczniającego.
W pracy skoncentrowano się na następujących
elementach tej analizy:
1/ przedstawienie ogólnej teorii i metod pozwalających na ocenę
stateczności w chwili uplastycznienia /polegająca na badaniu znaku prędkości
zmiany obciążenia/ oraz
2/ przedstawienie metod umożliwiających ścisłe oraz przybliżone
drogi AC odpowiadającej po-krytycznemu zachowaniu się konstrukcji, a więc
obliczeniu wzmocnienia geometrycznego.
Narzędziem badań są związki geometryczne nieliniowej
mechaniki ciała stałego sformułowane w opisie materialnym.
Ze względu na ogólność przedstawionej teorii w
pracy można wyodrębnić dwie części. W pierwszej /obejmującej rozdziały od
1 do 7/ przedstawiono teorię dotyczącą dowolnego ciała trójwymiarowego czy
konstrukcji, przykładami ilustrującymi są belki, ramy i powłoki.
W drugiej części /obejmującej
rozdziały 8 i 9/ skoncentrowano się na teorii szczególnie ważnego i trudnego
w analizie rodzaju konstrukcji, jakim są powłoki cienkościenne.
W rozdziale 2 przeprowadzono systematyczne zestawienie
podstawowych związków nieliniowej mechaniki continuum w opisie Lagrange`a będących
podstawą dalszych rozważań.
W rozdziale 3 przeprowadzono dyskusję związków
konstytutywnych dla materiału sztywno-idealnie plastycznego pracującego w
zakresie skończonych odkształceń.
W rozdziale 4 wyprowadzono ogólną postać zalezności
wynikających z zasady przygotowawczych dla naprężeń i odkształceń, dla
naprężeń i prędkości odkształceń oraz dla prędkości naprężeń i prędkości
i prędkości odkształceń.
W rozdziale 5 i 6 podano, uogólnioną na zakres skończonych
odkształceń, postać twierdzeń ekstremalnych teorii plastyczności oraz
twierdzeń nośności granicznej. Twierdzenia te umożliwiają w pewnych
przypadkach otrzymywanie rozwiązań przybliżonych będących oceną od dołu
lub od góry ścisłej zależności obciążenia od charakterystycznego
przemieszczenia.
Szczególny nacisk położono
na zagadnienia stateczności konstrukcji w czasie plastycznego płynięcia,
omawiane w rozdziale 7. Ogólne kryteria stateczności konstrukcji udało się
zastosować jedynie dla początkowych deformacji plastycznych uzyskując
odpowiedź na pytanie, czy obciążenie uplastyczniające jest jednocześnie
obciążeniem niszczącym, powodującym utratę stateczności, czy też należy
się spodziewać geometrycznego wzmocnienia konstrukcji i możliwość dalszego
wzrostu obciążenia.
W drugiej części pracy /rozdziały 8 i 9/ podjęto próbę
zbudowania wewnętrznie spójnej geometrycznie nieliniowej teorii powłok
plastycznych począwszy od dyskusji i weryfikacji jej podstawowych założeń.
Następnie przeprowadzono systematyczną klasyfikację związków geometrycznych
specyfikując ich postać w zależności od geometrii rozpatrywanej powłoki
oraz dopuszczalnej wielkości poszczególnych składowych wektora przemieszczeń.
Ustalona postać związków geometrycznych, w oparciu o zasadę prac
przygotowanych, określa odpowiednią postać równań równowagi.
Przeprowadzono weryfikację założeń Love`a-Kirchhoffa wykazując, że dla
teorii małych odkształceń, lecz umiarkowanie dużych przemieszczeń i obrotów,
założenia o niewydłużalności elementu normalnego dają się zastąpić założeniem
o nieściśliwości materiału, przy zachowaniu tych samych wartości
dla przyjętych uogólnionych zmiennych.
W rozdziale 9 podano kilka przykładów rozwiązań
zupełnych osiowo symetrycznych konstrukcji powłokowych przy umiarkowanie dużych
przemieszczeniach.
Na podstawie
uprzednio obliczonych częstości występowania ciągów fonemów w tekstach
polskich ułożono 6 typowych, potocznych zdań cztero- do ośmiosylabowych. W
pierwszym doświadczeniu zdania te wypowiadało jednokrotnie 11 osób, przy czym
w każdym z 11 wariantów pomiary z wypowiedzi 10 osób stanowiły zbiór
wzorcowy (uczący), a pomiary z wypowiedzi 1 osoby - zbiór kontrolny (testowy).
W drugim doświadczeniu pomiary wykonano z 5 powtórzeń każdego zdania przez
każdą z 5 osób. Oznaczono częstotliwości pierwszego i drugiego formatu w
obrębie każdego segmentu samogłoskowego w odstępach Dt
= 20 ms. Odczytów dokonano z zapisów spektrograficznych z dokładnością DF
= 50 Hz. Wszystkie pomiary reprezentujące dany fonem samogłoskowy w zbiorze
wzorcowym potraktowano jako próbę z populacji dwucechowej (dwuwymiarowej),
określoną przez dwuelementowe wektory wartości średnich oraz macierze
kowariancji. Te statystyki pozwoliły wyznaczyć, przy pomocy funkcji
dyskryminacyjnych, obszary identyfikacyjne dla każdego fonemu samogłoskowego,
osobno wariantu pierwszego doświadczenia o raz każdej osoby w drugim doświadczeniu.
Na płaszczyźnie we współrzędnych F1 i F2 wyznaczono
punkty odpowiadające wartościom i każdy punkt określono jako reprezentujący
dokładnie jeden fonem samogłoskowy w zależności od obszaru
identyfikacyjnego, na którym się znalazł. Płaszczyzny z punktami
identyfikacyjnymi wyznaczono dla każdego z 11 wariantów pierwszego doświadczenia
i dla każdego głosu w drugim doświadczeniu. Ponieważ każdy z wyznaczonych
punktów odpowiedzi określonej wartości F1 i
F2, dwucechowe pomiary częstotliwości formantowych samogłosek,
stanowiących przebiegi niestacjonarne, można było przedstawić jako
trajektorie przechodzące przez punkty identyfikacyjne, a z kolei każdą
trajektorię jako ciąg identyfikacji cząstkowych określonych przez punkty połączone
trajektorią dla każdego wymówionego dźwięku samogłoskowego.
Stosując prosty algorytm, każdy ciąg identyfikacji
cząstkowych rozpoznano jako reprezentujący dokładnie jeden fonem samogłoskowy,
co stanowiło zakończenie procedury identyfikacyjnej.
Zastosowanie funkcji liniowych dało wyniki takie same
jak zastosowanie funkcji kwadratowych, zaś różnice pomiędzy trafnością
klasyfikacji (tj. rozpoznania w zbiorach wzorcowych) i identyfikacji (tj.
rozpoznawania w zbiorach testowych) były bardzo nieznaczne. W pierwszym doświadczeniu
otrzymano poprawność rozpoznania około 75%, a w drugim około 95%. Wypływa
stąd wniosek, iż dla uzyskania bardzo wysokiej poprawności rozpoznania samogłosek
w układzie człowiek - maszyna konieczna jest adaptacja do głosu operatora.
W niniejszej
pracy skoncentrujemy się głównie na najbardziej owocnych, nowoczesnych podejściach,
które, oparte na względnie poprawnym opisie materiału, daje już możliwości
ilościowego opisu procesów w górotworze.
Podstawowym modelem górotworu jest półprzestrzeń
z materiału ważkiego, na ogół uwarstwiona, a więc skokowo niejednorodna i
często anizotropowa z dominującą anizotropią poprzeczną przy uwarstwieniu
poziomym. Półprzestrzeń jest obciążona na powierzchni pewnym układem sił
powierzchniowych. Zagadnienie półprzestrzeni jest jednym z klasycznych zadań
teorii liniowego ośrodka sprężystego. W oparciu o ścisłe rozwiązanie tego
problemu przez Boussinesqe
a w r.1885, dla ciała jednorodnego, obciążonego siłą skupioną
normalną do powierzchni ograniczającej, zbudowano szereg rozwiązań
pochodnych, które znalazły szerokie zastosowanie w mechanice podłoża
gruntowego. Bazując na tym samym założeniu o sprężystości materiału,
poprzez modyfikację warunków brzegowych zbudowano rozwiązania dla różnych
wariantów obciążeń, w tym również działających wewnątrz półprzestrzeni
/poczynając już od prac Kelvina /1848//. Dalej poświęcimy nieco uwagi podejściu
tego typu w zastosowaniu do wyznaczania odkształceń i naprężeń w masywie
skalnym. Wykażemy równocześnie bardzo poważne ograniczenia tego modelu.
W niniejszej
pracy posługujemy się dyskretyzacją wielomianową. Oznacza to, że będziemy
dopuszczali pola przemieszczeń będące wielomianami ustalonego stopnia /we współrzędnych
afinicznych/. Badana w naszych poprzednich pracach dynamika deformacji
jednorodnych jest więc przypadkiem szczególnym. Podejście takie jest szczególnie
przydatne, gdy można dokonać dostatecznie szybkiego „obcięcia”, a więc,
gdy wystarczy przyjąć dosyć niski stopień wielomianów. Można oczekiwać,
że będzie tak wtedy, gdy rozmiary ciała są małe, lub co najwyżej porównywalne
z długością fali, lub zasięgiem oddziaływań wewnętrznych. Pozwala to
spodziewać się zastosowań w teorii cząsteczek /np. polimerów globularnych/,
małych monokryształów i zawiesin w cieczy. Tym samym, można stosować nasze
metody w teorii ośrodków uogólnionych zwłaszcza - mikromorficznych. Każde
ziarno takiego ośrodka będzie ulegało wtedy deformacjom wielomianowym.
Najlepszym przykładem fizycznym jest tu kryształ molekularny substancji o dużych
cząsteczkach. Ośrodki mikromorficzne były badane już przez Eringena i
Rivlina, ale prawie całkowicie na gruncie teorii ośrodków ciągłych, kiedy
już same ziarna były traktowane jako układy makroskopowe. Wyklucza to możliwość
badania takich, zasadniczo dyskretnych zagadnień, jak propagacja fal krótkich
w krysztale molekularnym. Aby móc te zagadnienia uwzględnić, należy pozostać
na poziomie dyskretnej sieci, w węzłach której znajdują się cząsteczki o
wewnętrznych stopniach swobody. Nasza teoria opisuje zachowanie pojedynczej cząsteczki
w takim węźle. Dynamika sieci molekularnej jest wtedy zagadnieniem wielu
takich ciał. W związku z pracami Eringena i Rivlina, warto wspomnieć, że nie
wzięto w nich pod uwagę zagadnienia reakcji więzów, gwarantujących
wielomianowy w przybliżeniu charakter dopuszczalnych deformacji ziaren. W
przypadku, gdy ziarna deformują się jednorodnie /dopuszczamy wielomiany 1-go
stopnia/, wynik końcowy przypadkowo jest dobry. Natomiast dla wielomianów wyższego
stopnia, pominięcie sił reakcji prowadzi do błędów. Jest nimi obarczona
zaproponowana przez Eringena teoria ośrodków mikromorficznych stopnia wyższego
niż 1. Zagadnienie to omawiamy poniżej w pracy.
W ostatnich
latach Cz.Woźniak opublikował szereg prac [1-4], w których przedstawił
sformułowanie teorii ciał z więzami. Mechanika nieswobodnego ośrodka ciągłego,
czyli ośrodka na ruch którego narzucone są pewne ograniczenia, jest ogólniejszym
sformułowaniem mechaniki continuum. Analityczne więzy opisywane są układami
równań różniczkowych cząstkowych. Więzy mogą wyrażać właściwości
fizyczne ciała np. nieściśliwość albo pewną hipotezę wprowadzona w celu
uproszczenia matematycznego problemu. W pierwszym przypadku mamy do czynienia z
więzami rzeczywistymi a w drugim z więzami urojonymi. W rozwiązaniach takich
zagadnień występują na ogół siły reakcyjne powierzchniowe i objętościowe
odpowiednio rzeczywiste i nierzeczywiste.
Uproszczone teorie inżynierskie jak np. teoria prętów,
płyt, czy powłok nie są konsystentne z klasyczną mechaniką ośrodka ciągłego,
ale można je w sposób ścisły sformułować w ramach mechaniki ośrodka ciągłego
z więzami. Wprowadzone założenia upraszczające są więzami urojonymi, a
otrzymane po rozwiązaniu siły reakcyjne służą do oceny dokładności
przybliżenia.
W tej pracy rozpatrzono płytę jako trójwymiarowe ciało
z więzami. Wprowadzono ogólne zależności oraz rozwiązano przykład płyty
kołowej obciążonej równomiernie na powierzchni górnej.
W pracy [1]
zanalizowano drgania kombinowane nieliniowego symetrycznego wirnika o dwóch
stopniach swobody. Drganiami kombinowanymi nazwany został wypadkowy ruch
wirnika wskutek nałożenia się drgań samowzbudnych i wymuszonych działaniem
odśrodkowych sił bezwładności. Uzyskano pierwsze przybliżenie rozwiązania.
W niniejszej pracy przedstawiony zostanie przybliżony
sposób rozwiązania zagadnienia drgań kombinowanych powstających wskutek nałożenia
się drgań samowzbudnych oraz wymuszonych działaniem odśrodkowych sił bezwładności
i sił grawitacyjnych. Przy rozwiązywaniu wykorzystano metodę uśredniania
Balbi`ego [2, 3]. Uzyskanie rozwiązania jest dokładniejsze o rozwiązania
otrzymanego w [1].
Celem niniejszej
pracy jest przedstawienie kilku szczególnych teorii omawiających zagadnienie
krystalizacji jako przejścia fazowego. Zazwyczaj opis teoretyczny przejścia
fazowego ciecz - ciało przedstawiany jest z punktu widzenia teorii topnienia
ciała stałego, tak jak jest to zrobione w podstawowej teorii Lindenmanna. Daje
to tę korzyść, że układ może być wówczas opisany poprzez własności
sieci krystalicznej, traktowanej jako układ odniesienia. Problem ogranicza się
wówczas do badania stabilności sieci krystalicznej. Ta prostota opisu
spowodowała powstanie wiele teorii opisujących również ciecz jako całkowicie
nieuporządkowane ciało stałe, w którym wakansje rozłożone nieregularnie w
strukturze dają rozrzedzoną, zmniejszoną w stosunku do ciała stałego, gęstość
cieczy.
Wiadomo z doświadczenia, że zjawisko krystalizacji -
przejście od fazy ciekłej do krystalicznej jest odwracalne. Zjawisko odwrotne
w sensie fizycznym to topnienie.
Punkt topnienia i wszelkie
zjawiska w nim zachodzące powinny być opisane z punktu widzenia niestabilności
kryształu jak i niestabilności cieczy, z drugiej strony. O ile opis sieciowy
kryształu i badanie jego niestabilności według tego modelu są dobrze
opracowane, o tyle teorie modelowe cieczy prowadzące do opisu krystalizacji nie
zdają wystarczająco egzaminu. Opieranie się na siatkowym modelu, tak istotnym
dla wielu teorii cieczy /teoria komórkowa, swobodnej objętości itp./ nie jest
słuszne w świetle ostatnich doświadczeń, wykazujących brak uporządkowania
dalekiego zasięgu w cieczach, nawet bardzo blisko punktu topnienia. Tak więc
krystalizacja przedstawia o wiele trudniejszy problem do opisu teoretycznego niż
zjawisko topnienia. Najważniejszą sprawą jest tu zbudowanie takiej teorii
cieczy, w której mieściłby się opis uporządkowania dalekiego zasięgu,
charakterystycznego dla kryształu, bez startowania z teorii siatki
krystalicznej, jako układu podstawowego.
W pracy tej naszkicujemy oba ujęcia zagadnienia; z
uwzględnieniem niestabilności ciała stałego jak i niestabilności cieczy.
Niniejszy artykuł
jest próbą klasyfikacji oraz krytycznej oceny dostępnego w literaturze
materiału na temat dużych dynamicznych ugięć plastycznych i
lepkoplastycznych konstrukcji. Dlatego, zamiast szczegółowo referować
poszczególne rozwiązania i ich wyniki nacisk położony został na dyskusje
samego sformułowania problemu. Omówione będą te elementy, które różnią
jedną metodę od drugiej lub też są w danej metodzie oryginalne. Wreszcie
pokazane będą trudności w uzyskaniu końcowego wyniku oraz metody ich
przezwyciężenia proponowane przez różnych autorów.
Redagując niniejszy artykuł starano się nadać mu
taką formę aby mógł być czytany przez osoby interesujące się problematyką
konstrukcji plastycznych ale niekoniecznie zaznajomione ze specyfiką zagadnień
dynamicznych i odpowiednią bogatą literaturę. Będzie to szkic rozwoju i
poszukiwań nowych koncepcji w rozwiązywaniu problemów fizycznie i
geometrycznie nieliniowych. Przedstawione rozważania staną się jednak
bardziej wartościowe i zrozumiałe jeśli czytelnik będzie mógł dotrzeć do
szeregu cytowanych prac i mając do dyspozycji niniejsze krytyczne uwagi sam
dokonać oceny przydatności poszczególnych metod i rozwiązań.
W przedstawionej pracy dokonany został krótki przegląd
dostępnych w literaturze metod przybliżonego rozwiązywania dynamicznych
problemów plastyczności w zakresie skończonych odkształceń. Metody te
charakteryzują się w różnym stopniem złożoności oraz precyzji w
przyjmowaniu założeń i wyciągania wniosków. W części omawianych metod
wykorzystywane było w pewien sposób pojęcie stanu statycznie dopuszczalnego
/w zagadnieniach oszacowań występuje ścisłe rozwiązanie problemu
statycznego, które jest zarazem rozwiązaniem statycznie dopuszczalnym/.
Znalezienie maksymalnych trwałych ugięć w procesie dynamicznym sprowadzone
zostało więc do rozwiązania odpowiedniego problemu statycznego.
Układ pracy przy takim sformułowaniu
będzie oczywiście znacznie mniejszy jednakże stosowalność omawianego podejścia
ograniczona jest do przypadków dla których statyczne rozwiązanie problemu dużych
ugięć jest znane. Z kolei uproszczone metody wykorzystujące pojęcie stanów
kinematycznie dopuszczalnych wolne są od tej niedogodności, jednakże wymagają
bardziej pracochłonnych obliczeń.
Niniejsza
rozprawa stanowi zarys kompleksowego ujęcia problematyki dotyczącej układów
wirnikowych. Badania zjawisk i procesów dynamicznych, przebiegających w
wirnikach i maszynach wirnikowych, stanowiły przedmiot licznych prac. Obszerny
przegląd literatury dotyczącej tej problematyki można znaleźć w artykule
[1] /załącznik/. Na ogół, poszczególne zjawiska, towarzyszące
funkcjonowaniu wirników rozmaitych maszyn, były opisywane i analizowane
oddzielnie, w oderwaniu od innych zjawisk. Podstawę analizy stanowiły
dostatecznie proste modele fizyczne i matematyczne. Przy budowaniu takich modeli
czyniono wiele upraszczających założeń, na ogół bez głębszej analizy i
oceny wpływu czynników zaniedbywanych. Wyniki badań modeli prostych przyniosły
ogromne bogactwo danych. Jednak ze względu na rozmaitość analizowanych
modeli, wyniki te bywają często nieporównywalne.
W pierwszej części niniejszej rozprawy podjęto próbę
zbudowania uogólnionego dyskretnego modelu wirnika na podatnych podporach, który
obejmowałby w postaci przypadków szczególnych, ogromną większość modeli
wirników, opisywanych i analizowanych w piśmiennictwie. Wirniki, których
najbardziej adekwatnym jest model tego typu spotyka się w licznych maszynach i
urządzeniach.
Przedmiotem drugiej części rozprawy jest szczegółowa
analiza ruchu ważnej podklasy modeli wirników - modeli symetrycznych /modeli w
których zachowane są izotropowe własności we wszystkich kierunkach prostopadłych
do osi wirowania/.
Analiza matematycznych modeli tych wirników umożliwia
uzyskanie szeregu wyników, które opisują z określonym przybliżeniem
zjawiska obserwowane w układach rzeczywistych. Wyniki te stanowią podstawę do
dalszych uogólnień.
W tej części pracy główny nacisk kładzie się na
analizę wpływu czynników nieliniowych na ruch. Omawia się szczegółowo
rozmaite źródła nieliniowości w układach wirnikowych /nieliniowe
charakterystyki tarcia wewnętrznego i konstrukcyjnego, nieliniowe
charakterystyki sprężystości wału i podpór łożyskowych, nieliniowe siły
hydro- i aerodynamiczne powstające w łożyskach ślizgowych lub w elementach
maszyn hydraulicznych, nieliniowe siły elektrodynamiczne działające na
wirniki maszyn elektrycznych, wreszcie nieliniowości natury geometrycznej/.
Rozpatruje się wiele modeli symetrycznych wirników. Wśród nich modele
dyskretne i modele ciągłe. Wprowadza się ogólny nieliniowy model
matematyczny, opisujący ruch całej klasy wirników symetrycznych. Model ten
przedstawia jedno równanie różniczkowe zwyczajne czwartego rzędu zmiennej
zespolonej /lub układ równań skalarnych czwartego rzędu/.
Przeprowadza się analizę rozwiązań modelu
matematycznego. W szczególności dokonuje się analizy precesyjnych drgań
wymuszonych, drgań samowzbudnych i kombinowanych oraz analizy stanu względnej
równowagi wirnika. Rozważania teoretyczne zilustrowane są licznymi przykładami
numerycznymi.
Zasadnicza część pracy poprzedzona jest wstępem, w
którym omawia się podstawowe problemy modelowania układów mechanicznych.
W pracy rozważono problem odbicia i załamania fali
przyspieszenia na granicy dwóch nieliniowo sprężystych materiałów. W
Punkcie 2 podano warunek propagacji fali przyspieszenia i wyprowadzono warunek
silnej eliptyczności gwarantujący istnienie rzeczywistych prędkości
propagacji. W Punkcie 3 jest udowodnione, że fala przyspieszenia może być
przenoszona przez powierzchnie charakterystyczne, także wprowadzono pojęcie
powierzchni opóźnienia, która ma podstawowe znaczenie przy wyznaczaniu ilości
fal odbitych i załamanych. W szczególnym przypadku (wstępna jednorodna
deformacja, materiał Mooneya-Rivlina) powierzchnia opóźnienia ma identyczne własności
geometryczne jak powierzchnia normalna występująca w optyce geometrycznej.
Dalej przedyskutowano zależność pomiędzy warunkiem ścisłej hiperboliczności,
a warunkiem silnej eliptyczności. W Punkcie 4 opierając się na pojęciu
powierzchni opóźnienia (normalnej) wyznaczono ilość fal odbitych i załamanych,
wyprowadzono prawo odbicia i załamania fali przyspieszenia, które jest
analogiczne do prawa odbicia i załamania światła na granicy dwóch
anizotropowych ośrodków. Udowodniono również, że amplitudy fal odbitych (załamanych)
są liniowo niezależne. W Punkcie 6 pokazano, że fala przyspieszenia na
granicy izotropowych początkowo nieodkształconych liniowo sprężystych
materiałów odbija się i załamuje identycznie jak płaska infinitezymalna
fala na granicy dwóch izotropowych liniowo sprężystych materiałów.
Niniejsza praca
poświęcona jest omówieniu pewnych aspektów opisu quasi-kontynualnego i
pewnych zastosowań tegoż opisu.
Plan tej pracy jest następujący:
W Rozdziale II przedstawimy
sformułowanie dynamiki układu wielu cząstek, klasycznych i kwantowych, przy
pomocy aparatu algebraicznego tzw. „algebry prądów”. Przedyskutujemy też
możliwości rozszerzenia tego formalizmu na przypadek układu wielu cząstek
relatywistycznych. Omówimy możliwości zastosowania metody algebry prądów do
zreformułowania fizyki statystycznej i wskażemy na związane z tym trudności.
W rozdziale III przedstawimy
„gruboziarniste” przybliżenie formalizmu z Rozdziału II.
Omówimy jego zastosowanie w
fizyce statystycznej równowagowej i nierównowagowej. Jako przykład
przytoczymy zastosowanie gruboziarnistej do zbadania własności funkcji
korelacji dla układów z oddziaływaniami zależnymi od prędkości.
Zastosowania nierównowagowe to głównie kinetyka przejść fazowych 1-rzędu
którą omawiamy w Rozdziale V.
Rozdział V będzie poświęcony
przypomnieniu podstawowych faktów z dziedziny fizyki przejść fazowych.
Praca niniejsza nie zawiera
opisu zastosowań kwantowomechanicznej wersji algebry prądów w teorii nadciekłości.
Zagadnieniu temu poświęcone były poprzednie prace autora. W Rozdziale IIB,
pokrótce omówimy tylko niektóre nowsze wyniki w tej dziedzinie.
Praca niniejsza powstała na podstawie wykładów
prowadzonych przeze mnie w 1974 r. W IPPT PAN i Instytucie Fizyki Teoretycznej
Uniwersytetu w Zurichu.
Metoda elementów
skończonych jest potężnym narzędziem numerycznego rozwiązywania problemów
mechaniki.
Za podsumowanie osiągnięć w tej dziedzinie, do roku
zasadniczego 1970, można uważać monografie [475, 678] oraz artykuły przeglądowe.
Agryris sądzi, iż metoda elementów skończonych jest najbardziej efektywną
metodą numerycznego rozwiązywania problemów mechaniki ciał odkształcalnych.
Nasza praca obejmuje zasadniczo lata 1970-1972. Ze względu
na dużą liczbę przedstawionych prac musimy ograniczyć się do zwięzłych omówień.
Sądzimy, iż przegląd jest dość wyczerpujący jeśli chodzi o mechanikę ciał
stałych. Nie jest nam wiadomo, czy prace dotyczące mechaniki płynów i
hydro-aero-sprężystości przedstawiają aktualny stan osiągnięć w tych
dziedzinach. Należy podkreślić, że przegląd prac dotyczących zastosowania
metody elementów skończonych w mechanice gruntów i mechanice górotworu został
przez nas zaprezentowany w pracy [604].
Ponieważ niektóre prace należałoby omawiać w różnych
punktach, więc celem uniknięcia rozwlekłości będziemy daną pracę omawiać
tylko raz.
Prace oznaczone w wykazie literatury gwiazdką nie były
przez nas przeglądane.
Informacje o nich zaczerpnięto z czasopism przeglądowych.
Jednym z
podstawowych zagadnień mechaniki ośrodków złożonych jest przewidywanie własności
mechanicznych kompozytów na podstawie geometrii, udziałów objętościowych
oraz własności mechanicznych składników. Najbogatszą literaturę z tego
zakresu posiadają kompozyty sprężyste. Stąd często czyni się starania, aby
metody używane do wyznaczania własności mechanicznych kompozytów sprężystych
zastosować do opisu efektywnego zachowania się innych ośrodków złożonych.
Zadaniem niniejszej pracy jest sformułowanie metody
wariacyjnej opisu efektywnych własności mechanicznych anizotropowych kompozytów
liniowo lepkosprężystych znajdujących się w stanie ustalonych drgań
harmonicznych.
W tym celu dla wykonujących drgania harmoniczne
liniowych materiałów lepkosprężystych sformułowano zasady wariacyjne, a
następnie wykorzystano je do wyznaczenia granic na efektywne moduły i podatności
dynamiczne.
Przeprowadzone rozważania zostały zilustrowane
czterema przykładami obliczeń numerycznych granic efektywnych modułów
dynamicznych wyznaczonych dla dwuskładnikowych kompozytów liniowo lepkosprężystych
składających się z materiałów o własnościach mechanicznych izotropowych,
regularnie anizotropowych oraz poprzecznie izotropowych.
Związki
wielkocząsteczkowe /polimery/ wzbudzają ogromne zainteresowanie badawcze jak
też przemysłowe dzięki szeregu ich bardzo interesujących własności
fizykochemicznych. Duże możliwości zarówno w syntezie jak też modyfikacji
polimerów ułatwiają możliwości zastosowań praktycznych. Polimery stosowane
są szeroko w wielu dziedzinach techniki i przemysłu. Jedną z dziedzin szeroko
stosującym polimery jest elektrotechnika i elektronika. Poszukiwania idą w
kierunku uzyskania nowych materiałów dielektrycznych, półprzewodnikowych i
fotoczułych, których parametry sprostać muszą wzrastającym wymaganiom takim
jak podwyższona wytrzymałość mechaniczna, termiczna, dielektryczna itp. oraz
możliwości zastosowania w dynamicznie rozwijającej się technice
cienkowarstwowej. Rodzaj polimeru tj. jego budowa chemiczna decyduje o głównych
kierunkach zastosowania. Jednym z polimerów o głównym przeznaczeniu
elektronicznym jest poliwinylokarbazol i jego pochodne, który należy do
najbardziej intensywnie badanych związków wielkocząsteczkowych.
Poliwinylkarbazol może być otrzymywany zarówno klasycznymi metodami
polimeryzacji, jak też w formie cienkowarstwowej przy zastosowaniu interesującej
techniki polimeryzacji z wyładowaniem jarzeniowym.
Opracowany i
sformułowany został uproszczony model teoretyczny wysokociśnieniowego lasera
CO2 pompowanego wyładowaniem jarzeniowym sterowanym
wysokoenergetyczną wiązką elektronów.
Przyjęto trójpoziomowy model układu molekuł CO2-N2,
uwzględniono relaksację energii związaną z obecnością pary wodnej oraz założono,
że wzrost ciśnienia mieszaniny aż do 10 atm nie wprowadza nowych procesów w
porównaniu z laserami niskociśnieniowymi, a szybkości procesów odniesione do
jednej molekuły nie ulegają zmianie.
Numeryczne rozwiązania układu pięciu równań, do których
zagadnienie zostało sprowadzone porównano z wynikami eksperymentalnymi.
Uzyskano dobrą zgodność jakościową i w odniesieniu do energii wkładanej do
wyładowania zgodność ilościową - po zaniedbaniu procesu przylepienia i
trzykrotnym zwiększeniu współczynnika rekombinacji. Model wyjaśnia szereg
aspektów fizyki lasera i może być z powodzeniem stosowany do optymalizacji
warunków pracy w zakresie ciśnień 1-10 atm.
Przedmiotem
pracy jest zastosowanie metody linearyzacji do rozwiązywania dynamicznych
zagadnień nieliniowej teorii elektrosprężystości. Punktem wyjścia rozważań
jest znana idea ruchu quasi - zrównoważonego, którą wykorzystano w opisie
ruchu sprężystego dielektryka poddanego dużym odkształceniom. Założono, że
w przypadku małych prędkości i przyspieszeń ruchu ośrodka, rozwiązania równań
elektrosprężystości mogą być zapisane w postaci superpozycji rozwiązań
odpowiadających ruchowi quasi - zrównoważonemu z polem małych dodatkowych
odkształceń i małej dodatkowej polaryzacji zależnej od czasu.
Linearyzując równania elektrosprężystości wokół
pól odkształceń i polaryzacji odpowiadających ruchowi quasi - zrównoważonemu
sprowadzono zagadnienie wyjściowe do liniowego zagadnienia brzegowego na pole
małych dodatkowych przemieszczeń i małej dodatkowej polaryzacji.
Przedstawiona metoda może być zastosowana do rozwiązania
problemu ruchu harmonicznego o małej częstości i dużej amplitudzie drgań.
W pracy badano
próbki syntetycznego oleju fluorosilikonowego o różnej długości łańcucha,
poddając je siniusoidalnym naprężeniom ścinającym przy pomocy drgań ultra-
i hiperdźwiękowych celem pomiaru ich właściwości reologicznych i wyjaśnienia
roli współczynnika K, mającego charakter poprawki w drugim członie równania
6.13, opisującego model cieczy Lamba. Właściwości reologiczne oleju mierzono
na drodze akustycznej przez określenie mechanicznej rezystancji ścinania przy
częstotliwości 10, 30 i 450 Mhz oraz w zakresie temperatur od -1000C
do 500C.
Skorzystanie z zasady zamiany zmiennych pozwoliło określić
reakcję próbek oleju na odkształcenia ścinające w zakresie częstotliwości
od 107 Hz do 1012 Hz. W ten sposób mimo znacznej różnicy
lepkości poszczególnych próbek, zdołano objąć pomiarami cały zakres
relaksacji lepkosprężystej wszystkich badanych próbek oleju.
Ponadto stwierdzono, że:
- mieszanie dwu próbek o różnych ciężarach cząsteczkowych
daje wyniki pomiarów pośrednie, zawarte między wielkościami zmierzonymi dla
próbek B i C,
- zgodność rezultatów doświadczalnych i zależności
teoretycznych pozwala przypuszczać, że efekty splątań łańcuchów w
badanych olejach nie grały ważnej roli przy określaniu zachowania lepkosprężystego,
- potwierdzona została słuszność przyjętej dla badanych próbek
oleju zasada zamiany zmiennych między temperaturą i częstotliwością,
- graniczna podatność na ścinanie J00 próbek
oleju zmienia się liniowo w funkcji temperatury w całym zakresie badanym
zgodnie z równaniem 6.9,
- graniczna podatność na ścinanie J00 tylko w
niewielkim stopniu jest zależna od ciężaru cząsteczkowego badanej próbki
oleju,
- wartość modułów granicznej sprężystości na ścinanie G00
badanych próbek oleju nie odbiegają od wartości stwierdzonych dla innych
cieczy,
- pomiary akustyczne pozwoliły określić wartości liczbowe
zarówno czasów relaksacji jak i czasów retardacji,
- pomiary akustyczne pozwoliły określić liczbowe wartości
obu składowych zespolonego modułu ścinania Gx tj. modułu
dynamicznego G’ i modułu strat G’’ oraz
ich widma relaksacyjne H
w zakresie częstotliwości odkształceń od 107 Hz do 1012
Hz. Na podstawie pomiarów modułu strat można np. stwierdzić, że lepkość
dynamiczna w temperaturze 200C próbek A i D przy częstotliwości
odkształceń 1011 Hz wynosi odpowiednio 0,5% i 0,0001% ich lepkości
statycznej.
Stwierdzona w niniejszej pracy zależność pomiędzy
współczynnikiem K a lepkością statyczną jest uzasadniona na podstawie
ograniczonej, dostępnej ilości grup cieczy, ale wydaje się, że będzie również
słuszna dla innych cieczy polimerowych badanych w przyszłości.
Teorię liniowej lepkosprężystości, z której
wynikają mierzone wielkości pomiarowe oraz sposób ich reprezentacji
przedstawiono w rozdziale 2. Metody pomiarów ultra- i hiperdźwiękowych
opisano w rozdziale 3, a uzyskane rezultaty doświadczalne wszystkich wielkości
pomiarowych zestawiono w rozdziale 4.
W rozdziale 5 podano teorie
molekularną reologicznego zachowania się cieczy polimerowych, na podstawie której
w rozdziale 6 dokonano interpretacji otrzymanych wyników doświadczalnych. W
rozdziale 7 podsumowano rezultaty badań i przedstawiono wynikające z nich
wnioski.
W teorii
jednowymiarowej ośrodka materialnego założenie istnienia krzywej w płaszczyźnie
zmiennych X i t, na której wielkości kinematyczne lub ich pochodne doznają
skokowej nieciągłości, oznacza w języku fizyki zjawisko rozprzestrzeniania
się fal. Rząd najniższej pochodnej funkcji ruchu, nieciągłej na takiej
krzywej, decyduje o rzędzie i nazwie fali.
I tak, jeśli druga pochodna ruchu g
lub przemieszczenia u jest nieciągła, to mówimy, że mamy do czynienia z falą
przyspieszenia /falą drugiego rzędu/. Występowanie fali pierwszego rzędu
łączy się z nieciągłością pierwszej pochodnej przemieszczenia. Ponieważ
w takim przypadku gęstość masy ośrodka, która wyraża się przez pierwsze
pochodne ruchu, jest też nieciągła, więc falę pierwszego rzędu nazywa się
falą uderzeniową /udarową?.
W pracy zajmiemy się tymi dwoma rodzajami fal w
zakresie teorii mechanicznej. W przyszłości rozszerzymy badania na efekty
termiczne.
Zastosowana w pracy metoda badawcza opiera się na tzw.
koncepcji powierzchni /krzywych/ osobliwych. Dzięki niej było możliwe
zbadanie zachowania się fal dla szerokiej klasy materiałów i wykazanie, że
istotne i konkretne rezultaty mogą być uzyskane bez uciekania się do
jakichkolwiek jawnych reprezentacji związków konstytutywnych. Stąd uzyskane
wyniki są wspólne dla wszystkich materiałów opisywanych za pomocą przyjętego
modelu ośrodka z parametrami wewnętrznymi.
Słuszność rezultatów otrzymanych w niniejszym
opracowaniu nie ograniczają również żadne założenia „małości”
odkształceń czy liniowości związków.
W pracy wykazano ponadto, że choć założenia o ośrodku
materialnym mają istotny wpływ na zachowanie się rozprzestrzeniającej się w
nim fali, to jednak jest możliwe, że fale propagujące się w ciałach z różnych
materiałów mogą zachowywać się w ten sam sposób. W szczególności
pokazano, że zachowanie się fal przyspieszenia w nieliniowych ciałach sprężystych,
lepkosprężystych, starzejących się sprężystych, a nawet sprężysto -
lepkoplastycznych może być w pewnych sytuacjach jakościowo takie samo.
Układ niniejszej pracy jest następujący:
po zaznajomieniu czytelnika z
podstawowymi oznaczeniami opisano koncepcję krzywych osobliwych, tzn. fal
przyspieszenia i fal uderzeniowych. Punkt 3 wprowadza koncepcję parametrów
wewnętrznych jako wielkości niezbędnych do opisu zachowania się ośrodków
niesprężystych /z dysypacją/. Punkt 4 poświęcony jest analizie fal
przyspieszenia, a punkt 5 porusza problem propagacji i zachowania się fal
uderzeniowych.
Opracowanie kończą dwa przykłady
: fali przyspieszenia w nieliniowym materiale lepkosprężystym i fali
uderzeniowej w ośrodku sprężysto-lepkoplastycznm.
Celem niniejszej
pracy jest opracowanie programów obliczeń pola naprężeń dla procesu
urabiania gruntów łyżką ładowarki.
Wykonano dwa programy, jeden
dla ośrodka typu Coulomba-Mohra drugi dla ośrodka typu Treski. Różnice między
nimi wynikają z odmiennego podejścia przy zestawianiu podstawowego układu równań
różniczkowych rządzących rozwiązaniem postawionego zadania, co z konieczności
wymaga zastosowania innych schematów iteracyjnych.
Omówienie przyjętego schematu logicznego obliczeń
oraz rezultatów obliczeń wstępnych i sprawdzających zostanie poprzedzone krótkim
podaniem wyjściowego układu równań różniczkowych i ich odpowiedników
rekurencyjnych.
Celem pracy jest
próba ogólniejszego podejścia do teorii stanów granicznych, które umożliwia
wykorzystanie metody charakterystyk w szerszej klasie zagadnień niż
zagadnienia płaskie i osiowo - symetryczne.
Są to przestrzenne
zagadnienia brzegowe zależne od jednej ze współrzędnych materialnych jako
parametru, których numeryczne rozwiązanie da się sprowadzić do skończonej
liczby rozwiązań zagadnień dwuwymiarowych. Znane w literaturze: teoria płaskiego
stanu płynięcia oraz teoria stanów granicznych w warunkach osiowej symetrii,
są szczególnymi przypadkami podejścia zaproponowanego w pracy. Przedstawiona
metoda rozwiązywania zagadnień przestrzennych została opracowana w
zastosowaniu do równowagi granicznej skarp ziemnych, trasowanych wzdłuż
dowolnej krzywej płaskiej /w szczególności wzdłuż linii prostej lub okręgu/,
niemniej może być również wykorzystana przy badaniu stanów granicznych
nasypów, a także w innych zagadnieniach teorii plastycznego płynięcia.
Metoda proponowana w pracy nie jest uniwersalna, lecz
dotyczy tylko ośrodków izotropowych sztywno-idealnie plastycznych, w których
obowiązuje uogólnione prawo płynięcia Coulomba, stowarzyszone lub nie z
warunkiem plastyczności, lub prawo płynięcia Levy-Misesa stowarzyszone z
warunkiem plastyczności Hubera-Misesa. Ponadto efektywnie stosować ją można
dla pewnych tylko rodzajów obciążeń i nie dla dowolnych konfiguracji ośrodka.
Kryteria stosowalności metody podano w pracy.
W pracy można wyróżnić trzy części. Po pierwsze,
po wprowadzeniu i omówieniu oznaczeń oraz przytoczeniu niektórych zależności
geometrycznych, zestawiono wszystkie te postulaty mechaniki, które stanowią
podstawę teoretyczną rozważań /pkt. 1/;
część ta zawiera znane w literaturze relacje, z których korzysta się
dalej. Zasadnicza część pracy /pkt. 2, 3 i 4/
to podstawowe założenia przyjętego podejścia /zawężają one klasę
rozpatrywanych pół naprężeń i prędkości płynięcia/, ich analityczne
konsekwencje oraz omówienie kryteriów stosowalności proponowanej metody rozwiązywania
zagadnień przestrzennych. Wreszcie w końcowej części pracy /pkt. 5,6 i 7/
podano przypadki szczególne i przykłady zastosowania metody. Przykłady
te ograniczają się do zagadnień stosunkowo prostych, mających rozwiązania
analityczne i służą przede wszystkim jako ilustracja przedstawionego podejścia.
Bardziej złożone zagadnienia przestrzenne można analizować stosując metodę
charakterystyk w ujęciu numerycznym.
Praca poświęcona jest wyznaczeniu pola
elektromagnetycznego w obszarze składającym się z półnieskończonego
cylindra o przekroju kołowym i półprzestrzeni, przy założeniu, że w
cylindrze jest fala elektromagnetyczna. Zakładamy, że brzeg obszaru jest
idealnie przewodzący. Rozpatruje się pełny trójwymiarowy problem brzegowy,
bez zakładania jakiejkolwiek symetrii. Zakłada się, że wszystkie występujące
w zagadnieniu wielkości zależne od czasu są periodyczne. Rozwiązanie tego
problemu otrzyma się w efektywnej postaci, która wymaga tylko operacji
algebraicznych w przypadku obliczeń numerycznych.
Rozpatrywany obszar stanowi uproszczony model szybu
kopalnianego i powierzchni ziemi. Problem ten jest punktem wyjścia do opisu
propagacji fal elektromagnetycznych w szybie, gdy uwzględnia się dodatkowe
elementy występujące w szybie.
Głównym celem, jaki stawia sobie autor niniejszego
opracowania jest budowa modelu mechanicznego pojazdu samochodowego do analizy
drgań pod kątem możliwości jej zastosowań.
W rozdziale I pracy
podaliśmy, że zbudowany dynamiczny model pojazdu posiada piętnaście stopni
swobody. Nie wiedzieliśmy wówczas nic na temat ilości równań więzów
nieholonomicznych, którymi został skrępowany nasz model. Otóż zgodnie z
przyjętą terminologią w dynamice układów nieholonomicznych, liczbę stopni
swobody układu nazywamy różnicę k-b między ilością k niezależnych współrzędnych
uogólnionych / czyli parametrów wyznaczających położenie układu/, a ilością
b równań więzów nieholonomicznych. Tak więc nasz model mechaniczny pojazdu
posiada 15-8 = 7 stopni swobody.
Stojąc również na gruncie dynamiki układów
nieholonomicznych, wyprowadzony układ równań /129/ - /143/, opisujący
jednoznaczne zachowanie się przyjętego przez nas modelu pojazdu samochodowego
- jest układem równań rzędu 22 /rzędem układu równań nazywa się sumą
rzędów poszczególnych równań układu/.
Przedstawiony w niniejszej pracy dyskretny model
mechaniczny pojazdu samochodowego jest ogólniejszy i bardziej kompleksowy od
spotykanych w dostępnych publikacjach. Poza przykładem zastosowań w praktyce
teorii równań więzów nieholonomicznych wskazuje on na potrzebę prowadzenia
badań eksperymentalnych, zwłaszcza w zakresie obciążeń pojazdów
samochodowych. To ostatnio stanowi olbrzymią nadzieję dla badań ruchu pojazdów
w oparciu o dyskretne modele mechaniczne. Do dzisiaj bowiem nie wyjaśniona jest
całkowicie możliwość zastępowania siłami reakcji - równań więzów
nieholonomicznych, gdy znamy ich postać. Składową styczną sił reakcji więzów,
która fizycznie związana jest ze zjawiskiem tarcia wyznaczyć możemy jedynie
metodami doświadczalnymi.
Model mechaniczny pojazdu, opisany w pracy zbudowano w
oparciu o konstrukcję ciężkiego samochodu ciężarowego, używanego w
transporcie. Z uwagi na zastosowanie pojazd ten rusza się z małą stosunkowo
prędkością, dlatego też w badaniach ruchu aspekt aerodynamiczny, nie
odgrywający większej roli, został pominięty. Nie mniej jednak, dokonując
niewielkich przeróbek w niniejszej pracy, można również uwzględnić stronę
aerodynamiczną stosując metody przedstawione w pracach lit.: 14, 15 i 16.
Z uwagi na złożoność struktury pojazdu samochodowego, należałoby
obecnie przeprowadzić badania identyfikacyjne w celu weryfikacji przyjętego
modelu. Ale to już powinno być treścią oddzielnego opracowania.
Praca niniejsza
dotyczy zagadnień związanych z realizacją procesu identyfikacji rozumianego,
jako budowanie optymalnych, z punktu widzenia przyjętego kryterium, modeli
matematycznych systemów technicznych.
Praca składa się z dwóch części. Pierwsza część
poświęcona jest nakreśleniu mapy problemów związanych z identyfikacją,
przy czym uwzględniono tu specyfikę układów mechanicznych do klasy systemów
technicznych. Zamierzeniem autora było usystematyzowanie tych problemów oraz
uwypuklenie pewnych istotnych, choć nie zawsze docenianych, zagadnień związanych
z procesem identyfikacji jak np. rola badacza, problem eksperymentu, uwzględnienie
pewnych cech modeli matematycznych, jak np. możliwość transformacji czasu
itp.
Przyjmując tezę, że problem adekwatności modelu i
systemu jest zagadnieniem podstawowym, a proces identyfikacji powinien prowadzić
do zbudowania modelu optymalnego, przy czym miarą adekwatności jest funkcja
jakości - poświęcono trochę miejsca uwagom na temat poszukiwania ekstremum
(minimum) funkcji jakości.
Celem rozważań części
I pracy było wykazanie złożoności
procesu identyfikacji oraz wykazanie, że identyfikacja stanowiąca istotną część
modelowania, jest przede wszystkim formą myślenia twórczego, tzn. realizacja
procesu identyfikacji powinna być przeprowadzona przy uwzględnieniu całej złożoności
cech fizycznych systemów, przy jednoczesnym uwzględnieniu założonego celu
badań oraz posiadanych środków i umiejętności.
W zakończeniu części
I wskazano na współczesne
kierunki rozwoju teorii identyfikacji. Przedstawiono tu m. in. próbę
modyfikacji metody linearyzacji statystycznej do identyfikacji nieliniowego układu
mechanicznego. Opracowanie tego zagadnienia stanowi oryginalny dorobek autora.
Druga część poświęcona jest zagadnieniom dotyczącym
zastosowaniu metody analizy regresyjnej do identyfikacji układów mechanicznych
i stanowi uogólnienie oryginalnych prac autora w tym zakresie. Głównym celem
było tu wyznaczenie odpowiednich zależności analitycznych i opracowanie
metodyki umożliwiającej identyfikację parametrów układów mechanicznych
przy zastosowaniu elektronicznej techniki obliczeniowej. Przedstawiono wyniki
badań testowych, które potwierdziły poprawność zaproponowanych algorytmów
identyfikacji. Podano również szereg uwag dotyczących praktycznej realizacji
procesu identyfikacji przy pomocy przedstawionej metodyki. Na zakończenie
zamieszczono wyniki prac autora dotyczących identyfikacji modeli matematycznych
zespołów obrabiarek; węzła suportowego, węzła obrabiarki - przedmiot -
narzędzie i napędu głównego. Otrzymane modele mogą stanowić podstawę do
dalszej modernizacji tych zespołów.
W pracy tej
rozważany będzie ośrodek wielofazowy, to znaczy ośrodek o stochastycznie
niejednorodnej strukturze i budowie ziarnistej. Przez ziarno rozumiemy spójny
obszar wypełniony materiałem sprężyście jednorodnym. Zbiór jednakowych
ziaren, różniących się co najwyżej orientacją, nazywamy fazą. Zatem
tensor sprężystości dla danej fazy jest z dokładnością do pełnej grupy
ortogonalnej stały. Zakłada się, że geometria badanego ośrodka ma charakter
stochastyczny i jest niezmienniczą w toku rozważanego procesu. Poza tym
postuluje się, że otrzymane wzory dla wielkości średnich obowiązują nie
tylko dla gładkiego rozkładu niejednorodności, ale również dla przypadku
niejednorodności skokowej.
Rozważane zagadnienie będzie
badane metodami probabilistycznymi.
W pracy
niniejszej zaproponowano i przedstawiono wykorzystanie opisu dyskretnego do
analizy konstrukcji o budowie regularnej. Wprawdzie szczegółowe rozważania
ograniczono do statyki cienkich płyt sprężystych osłabionych regularnie
rozmieszczonymi otworami, jednak jak wynika z pracy metodę tą można z
powodzeniem stosować również do wielospójnych tarcz, powłok czy zaga dnień
trójwymiarowych.
W związku z
opracowywaniem nowych metod obliczeń statycznych wielokondygnacyjnych budynków
wielkopłytowych dla budownictwa mieszkaniowego przeprowadzono analizę
podstawowego elementu ściennego jako ustroju tarczowego.
W pracy rozpatrzono tarcze prostokątną o 16 stopniach
swobody - po dwa kinematyczne stopnie swobody w 8 węzłach. Jako węzły
wybrane zostały wierzchołki i punkty środkowe boków tarczy. Przy założeniu,
że funkcja kształtu jest rodziną serenidipowską - kwadratową wyznaczono
macierz sztywności dla tarczy. Macierz ta charakteryzuje odkształcalność
tarczy i pozwala uzyskać rozwiązania dla przemieszczeń.
Rozpatrzono przypadek szczególny, gdy ilość stopni
swobody tarczy zmniejsza się do 12 w wyniku przyjęcia ograniczeń jakie nakłada
warunek sztywnych stropów na przemieszczenia tarczy ściennej. Otrzymana
macierz sztywności została przetestowana numerycznie dla kilku
charakterystycznych stanów przemieszczenia i następnie wykorzystana w analizie
statycznej konstrukcji tarczowych.
Doświadczenia
percepcyjne w zakresie akustyki psychologicznej, telekomunikacji,
psycholingwistyki, audiometrii oraz biocybernetyki (neurolingwistyka)
wykorzystujące oddzielne wyrazy jako jednostki doświadczalne winny uwzględniać
prawdopodobieństwo subiektywne (psychologiczne), którego jednak na materiale języka
polskiego dotychczas nie próbowano ustalić. Niniejsza praca, będąc pierwszą
w tym zakresie, ma metodologiczne charakter pilotażowy, spełniając jednak
konkretne zadanie wdrożeniowe, którym jest opracowanie materiału do
wyrazowych list audiometrycznych. Na podstawie ok. 250 000 ocen uczniów klas
licealnych i wyższych klas szkoły podstawowej sporządzono dwa słowniki:
frekwencyjny i alfabetyczny, z podaniem rang, średniej wartości oceny,
odchylenia standardowego oceny oraz współczynnika skośności rozkładu ocen.
Najczęstsze i najrzadsze wyrazy (do których należą m. in. sztuczne twory)
rozpatrzono z semantycznego punktu widzenia.
Istotność różnicy rang jest największa w wyrazach
o rangach początkowych, nieco mniejsza wśród rang końcowych, a najmniejsza wśród
rang odpowiadających średniej wartości oceny.
Rangi oparte na prawdopodobieństwie subiektywnym, w
istotnym zakresie jednostek doświadczalnych, są różne od rang opartych na
danych frekwencyjnych otrzymanych na podstawie analizy korpusu materiałów
drukowanych.
W
ultrasonografii impulsowej stosowanej do wizualizacji wewnętrznych narządów
ciała ludzkiego używane są skupione wiązki ultradźwięków, w których
ognisku natężenie dochodzi do wartości 20 W/cm2 w krótkim czasie
trwania impulsu wynoszącym około 1 ms.
W badaniach nad oddziaływaniem ultradźwięków na struktury biologiczne wartości
te dochodzą nawet do 100 W/cm2. Ze względu na impulsowy charakter
promieniowanych pól nie obserwuje się wzrostu temperatury w naddźwiękawianych
w ten sposób tkankach, gdyż czas przerwy miedzy impulsami wynosi około 1 ms;
jest to więc około 100 razy większy niż czas trwania impulsu.
W takiej sytuacji powstaje jednak pytanie, czy w
trakcie trwania impulsu nie dochodzi do chwilowego przegrzania obszaru tkanek
objetego ogniskiem. Pytanie o tyle istotne, że jak wiadomo, juz w temperaturze
500C następuje trwałe uszkodzenie tkanek. Można sobie wyobrazić
np., że w czasie trwania impulsu temperatura tkanki wzrasta o 200C
jednakże w długiej przerwie między impulsami temperatura ta spada do
temperatury pierwotnej. Termometr o dużej bezwładności czasowej wykaże w tym
przypadku jedynie średni przyrost temperatury 1000 razy mniejszy i przegrzanie
tkanki może zostać niezauważone.
Dlatego też postawiliśmy sobie zadanie oszacowania
wielkości efektu temperaturowego powstającego w tkankach miękkich pod wpływem
zogniskowanego pola ultradźwiękowego o krótkim czasie trwania. W celu
uproszczenia zagadnienia poczyniliśmy szereg założeń, które omówione
zostaną w dalszym ciągu tekstu.
Obserwując
eksploatowane przekładnie zębate można stwierdzić, że w większości
przypadków, mamy do czynienia ze zużyciem zmęczeniowym powierzchni bocznych zębów
w postaci wykruszeń /pitting/, łuszczenia itp., które pojawia się w
pierwszej kolejności na stopie zęba, rzadziej na średnicy tocznej, jeszcze
rzadziej na głowie zęba. Można przypuszczać, iż proces zmęczenia warstwy
wierzchniej na stopie zęba postępuje znacznie szybciej, na skutek większego
wytężenia materiału a to dzięki działającym dodatkowo /oprócz naprężeń
kontaktowych/, cyklicznym naprężeniom rozciągającym zewnętrzne włókna
stopy zęba. Należy równocześnie zwrócić uwagę na fakt, że geometria współpracujących
ze sobą powierzchni bocznych zębów - jej morfologia,
ma wpływ na generowane drgania, tak co do częstości jak i amplitudy.
Szczególnie jaskrawo widać to wówczas, gdy powierzchnia zaczyna się wykruszać
czy łuszczyć.
Następuje lawinowy wzrost obciążeń dynamicznych,
generowanych w strefie kontaktu, które przyspieszają proces wykruszania
powierzchni, co powoduje z kolei dalszy wzrost obciążeń. To sprzężenie
zwrotne zjawisk może doprowadzić nawet do zniszczenia konstrukcji. Znane są
przykłady urywania się zawieszenia samochodów, spowodowane nadmiernymi
drganiami, których źródłem była spittingowana bieżnia łożysk. Chcąc
zbadać zmianę ,morfologii powierzchni w procesie tarcia toczonego oraz wpływ
jednoosiowego stanu naprężeń na wytrzymałość kontaktową, przeprowadzono
adaptację specjalnego stanowiska tarciowego do badania próbek płaskich w
warunkach tarcia toczonego, przy jednoosiowym stanie naprężeń i w obecności
środka smarującego.
Zaprojektowane i
wykonane w IPPT PAN stanowisko rolkowe do badania zmęczenia warstwy wierzchniej
w warunkach tarcia toczno-ślizgowego składa się z następujących zespołów:
- głowica z badanymi rolkami i przekładnia sprzęgająca
- silnik napędzający 220V/2,2 kW
- układ regulacji wydatku i temperatury oleju
- zębata pompa olejowa
- silnik pompy olejowej
- wskaźnik prędkości obrotowej wraz z miernikiem ilości
cykli.
Omówione wyżej stanowisko pomiarowe umożliwia
prowadzenie badań nad wpływem obciążeń, prędkości poślizgu, rodzaju obróbki,
błędów geometrycznych, struktury materiału itp. na
odporność warstwy wierzchniej na pitting. Na stanowisku tym można
prowadzić również badania środków smarujących pod kątem poprawy właściwości
zwiększających odporność na pitting współpracujących zębów.
W dziedzinie
badania stateczności rozwiązań równań różniczkowych zwyczajnych wiele
miejsca poświęca się, ze względu na ich wagę w zastosowaniach, liniowym równaniom
o zmiennych współczynnikach. W ostatnim czasie ukazało się szereg prac poświęconych
tym zagadnieniom, a spośród nich wydaje się szczególnie ważne i efektywne
te w których stateczność bada się poprzez drugą metodę Lapunowa.
Jak wiadomo z praktyki posługiwania się drugą metodą
Lapunowa, a również z literatury uzyskano dla konkretnego układu równań
wyniki mogą być lepsze lub gorsze /jako warunki dostateczne/ w zależności od
wyboru konkretnej funkcji Lapunowa. Nawet dla równań różniczkowych liniowych
kwestia wyboru takiej czy innej funkcji Lapunowa jest najczęściej kwestią
intuicji badającego lub szeregu pracochłonnych prób. W literaturze nie
spotyka się niemal zupełnie wskazówek pozwalających na racjonalny wybór
funkcji Lapunowa pod kątem ich dobroci jako funkcji implikującej pewne warunki
dostateczne.
Zbadano możliwość
zastosowania interferometrii holograficznej do pomiaru rozkładu współczynnika
załamania, a stąd koncentracji par rtęci, w wyładowaniu łukowym w wysokoprężnej
lampie rtęciowej.
Zastosowano metodę dwóch ekspozycji /1-sza w stanie
ustalonym wyładowania, 2-ga w
~
0,5 sek. po wyłączeniu lampy/ co pozwoliło na wyeliminowanie wpływu
niejednorodności optycznych i zmian temperatury ścianek komory wyładowawczej.
Podany został związek między współczynnikiem załamania plazmy a
koncentracją atomów niewzbudzonych.
Do obliczania rozkładu współczynnika
załamania gazu zastosowano transformację Abela.
Pokazano otrzymane
interferogramy oraz rozkłady koncentracji i temperatury par rtęci.
W pracy zostana
omówione niektóre zagadnienia podstawowe, które zdaniem autora mają istotne
znaczenie dla rozwoju nowoczesnych metod obserwowania i oceny współczesnych
urządzeń mechanicznych. Potrzeba doskonalenia tych metod wynika zarówno z
rozwoju badań podstawowych /szczególnie w dziedzinie naukoznawstwa/ a także z
wymagań praktyki produkcyjnej i eksploatacyjnej dotyczącej urządzeń
mechanicznych. Te przesłanki skłoniły autora do podjęcia badań
w tej dziedzinie, zwłaszcza w zakresie szeroko rozumianych sposobów
podejścia, metod postępowania, języka itp. przydatnych w diagnostyce
technicznej.
Belki podsuwnicowe wykonane ze stali, a zatem z materiału
o własnościach sprężysto-plastycznych, poddane obciążeniom zmiennym w
czasie, mogą ulec zniszczeniu przed osiągnięcia obciążenia granicznego
wyznaczonego metodami nośności granicznej. Jeśli bowiem w konstrukcji
poddanej obciążeniu wielokrotnemu występują w każdym cyklu obciążeń nowe
odkształcenia plastyczne, to po dostatecznie wielu cyklach albo odkształcenia
te narastają i nadmierne ugięcia czynią konstrukcję bezużyteczną, albo też
przy występowaniu przyrostów odkształceń plastycznych przeciwnych znaków może
nastąpić zniszczenie kruche wskutek zmęczenia materiału.
Pierwszy rodzaj zniszczenia
nazywamy zniszczeniem przyrostowym, drugi zniszczeniem wskutek zmęczenia
niskocyklowego. Okazuje się, że konstrukcja może reagować czysto sprężyście,
czyli przystosować się do obciążenia mniejszego od obciążeń wywołujących
wyżej wymienione stany zniszczenia, ściślej do obciążenia mniejszego z dwu
odpowiadających tym stanom zniszczenia wartości. Wyznaczaniem tych granicznych
wartości obciążenia zajmuje się teoria przystosowania.
W celu stwierdzenia czy dla rozpatrywanych w niniejszej
pracy stalowych belek podsuwnicowych wystarczy obliczać obciążenie graniczne
w oparciu o teorię nośności granicznej, czy też należy je obliczać w
oparciu o teorię przystosowania, wyznaczono to obciążenie w oparciu o obie
teorie i przeprowadzono porównanie otrzymanych wyników. Również dla porównania
wyznaczono wartość tego obciążenia w założeniu sprężystej pracy belki,
tj. wg. klasycznej wytrzymałości materiałów stosując kryterium
nieprzekroczenia odkształceń sprężystych.
Rozpatrzono belki o dwu, trzech i czterech przęsłach
równej rozpiętości, obciążone dwiema siłami ruchomymi.
Przekroje belek przyjęto stałe
na całej ich długości, w związku z czym o wartościach obciążeń
granicznych zdecydowało zniszczenie przęseł skrajnych.
Poniższy artykuł
dotyczyć będzie nowoczesnych materiałów stosowanych to jest produktów
opartych na nośnikach włóknistych i lepiszczach z żywic syntetycznych.
Omówiony zostanie cel wytwarzania materiałów złożonych
tzw. kompozytów. Specjalna uwaga zostanie poświęcona włóknom o specjalnych
własnościach wynikających z ich budowy strukturalnej. Omówione zostaną również
perspektywy zastosowania polimerów o specjalnej budowie, która umożliwia
powstanie ośrodka wysoko wytrzymałego. Podano również przegląd teorii
dotyczących polimerowych materiałów złożonych.
Celem niniejszej
pracy jest ukazanie równań liniowej elektrodynamiki ośrodków ciągłych z
dyspersją czasową, jako równań opisujących układ dynamiczny w odpowiedniej
przestrzeni Banacha. Zostanie udowodnione twierdzenie o istnieniu i jednoznaczności
rozwiązania tych równań przy zadanej historii pola elektromagnetycznego w ośrodku.
Wykaże się też ciągłą zależność rozwiązania os historii.
Potraktowanie równań elektrodynamiki, jako układu
dynamiczny ma szereg zalet. Jedną z nich jest możliwość zastosowania ogólnych
twierdzeń o stabilności, celem znalezienia kryteriów, jakim musi odpowiadać
równanie materiałowe, aby pole elektromagnetyczne było stabilne. Problem ten
pojawia się w szczególności w elektrodynamice plazmy i interesujące byłoby
stwierdzenie, czy tą drogą otrzyma się znane kryteria stabilności plazmy.
Rozpatrywane są
układy równań cząstkowych pierwszego rzędu, quasiliniowe, hiperboliczne, z
dwiema zmiennymi niezależnymi.
Zakłada się istnienie rozwiązania,
które jest ciągłe w pewnym obszarze D płaszczyzny x, t i różniczkowalne w
podobszarach D1 i D2 powstałych przez podział obszaru D
krzywą C. Na krzywej C pochodne (normalne) rozwiązania mogą doznawać nieciągłości
skokowych.
Do rozwiązania w otoczeniu C zastosowano rozwinięcie
typu fali biegnącej, o skończonej liczbie wyrazów, uzupełnione resztą.
Została zaproponowana procedura, która - za pośrednictwem równań
zwyczajnych, tzn. równań transportu - wyznacza funkcje niewiadome występujące
w kolejnych wyrazach rozwinięcia. Pokazano, ż reszta rozwinięcia jest
odpowiednio regularna, jeśli tylko współczynniki wyjściowego układu równań
i dane początkowe są odpowiednio regularne. Wynika stąd, że kolejne wyrazy
rozwinięcia związane są bezpośrednio z nieciągłościami pochodnych i że
te nieciągłości propagują się po krzywej C zgodnie z równaniami
transportu; przy tym C jest charakterystyką wyjściowego układu. Okazuje się
ponadto, iż rozwiązanie ma charakter asymptotyczny w otoczeniu krzywej C.
Dla przypadku, kiedy rozwiązanie w podobszarze D1
(lub D2) jest stałe, przeanalizowano szczegółowo równania
transportu dla nieciągłości pierwszych i drugich pochodnych, jak również
podano przykłady (fala prosta dla ogólnego układu równań quasiliniowych,
rozwiązanie równań linii transmisyjnej, przepływ stacjonarny dwuwymiarowy).
Wykorzystując otrzymane wyniki zbadano słabe nieciągłości
w rozwiązaniach równań magnetogazodynamiki ze skończoną i z nieskończoną
przewodnością. Podano ogólną postać rozwinięcia asymptotycznego w
otoczeniu poszczególnych charakterystyk z dokładnością do wyrazów drugiego
rzędu względem parametru określającego odległość od charakterystyki.
Zagadnienie rozważane w tytule wywodzi się w znacznie bardziej ogólnego problemu oddziaływania dwu poruszających się ciał w ośrodku swobodno-molekularnym w przypadku, gdy te znajdują się w ruchu płaskim po torach kołowych lub eliptycznych. Jedno z ciał zostało zastąpione punktem, obecność zaś ośrodka zamodelowano w ten sposób, że punkt reprezentujący ciało jest źródłem emitującym cząstki. W ten sposób uniknięto zasadniczej trudności, jaką stanowi efekt interakcji wywołany zderzeniami wielokrotnymi cząstek pomiędzy ciałami; oddziaływanie stało się jednokierunkowe – źródło bowiem oddziaływuje na ciało, natomiast ciało nie oddziaływuje na źródło. Dalsze ułatwienie wynikające z takiej symplifikacji są następujące:
1/ możemy zaniedbać efekty wynikające z ruchu obrotowego źródła,
2/ pozbywamy się całkowania po powierzchni źródła.
Na ciało poruszające się w strumieniu punktowego źródła korpuskularnego działać będzie siła i moment siły. Zagadnienie siły było już częściowo rozważone w pracy [4].
W tej pracy zajmiemy się jedynie zagadnieniem momentu siły.
Celem pracy jest wyeksponowanie nowych treści fizycznych, wynikających z nawet dalece posuniętej symplifikacji problemu ogólnego.
Rozpatruje się osobliwe równanie całkowe pierwszego rodzaju, jakie można otrzymać dla pewnej klasy złącza z cienkimi przesłonami pokazano sposób konstrukcji operatora odwrotnego. Wykazano, że dowód istnienia rozwiązania równania podstawowego można sprowadzić do dowodu istnienia rozwiązania niewielkiego układu niejednorodnych liniowych równań algebraicznych. Podano metodę oceny błędu przybliżonego rozwiązania i oceny błędu funkcjonałów liniowych od tego rozwiązania, określających współczynniki odbicia. Przy spełnieniu pewnych założeń metoda pozwala na uzyskanie dowolnego dobrego oszacowania błędu wartości funkcjonału.
W pracy rozwiązuje się problem odwrotny dla układu czasowoprzestrzennych równań hiperbolicznych rzędu pierwszego, opisującego propagację fal elektromagnetycznych w niejednorodnej, anizotropowej plazmie. Zmierza się do wyznaczenia parametrów charakteryzujących plazmę na podstawie pomiarów pola elektromagnetycznego uwarunkowanego obecnością plazmy, lecz pomiarów wykonanych poza badanym ośrodkiem.
Poszukuje się, związanych bezpośrednio z parametrami ośrodka, współczynników układu równań hiperbolicznych rzędu pierwszego przy założeniu, że współczynniki te zależą jedynie od zmiennej przestrzennej. Rozpatrywany układ równań ma te własność, iż poza plazmą sprowadza się do równania falowego, którego rozwiązania mają znane szczególne własności. Charakterystyki układu badanego są liniami prostymi, pokrywającymi się z charakterystykami równania falowego.
W pracy zostaną wykorzystane otrzymane w opracowaniu [3] wyniki dotyczące przedstawienia Riemanna dla badanego układu równań.
Podstawową ideą zastosowanej metody jest wykorzystanie przedstawienia Riemanna rozwiązania układu równań różniczkowych hiperbolicznych do otrzymania układu równań całkowych dla pewnych funkcji, zwanych dalej funkcjami K, których znajomość pozwala na znalezienie szukanych współczynników układu wyjściowego. W układzie równań całkowych, do rozwiązania którego sprowadza się postawione na początku zadanie, współczynnikami są wielkości wyznaczone dzięki pomiarom. Istotne więc dla rozwiązania problemu odwrotnego jest określenie wielkości mierzalnych i związków między nimi.
Podsumowując wstępne rozważania można sformułować schemat postępowania prowadzący do określenia parametrów ośrodka:
1/ znalezienie przedstawienia Riemanna rozwiązania układu równań różniczkowych hiperbolicznych
2/ wyprowadzenie równań całkowych
3/ określenie wielkości mierzalnych w rozpatrywanym zagadnieniu fizycznym
4/ określenie współczynników wyjściowego układu równań.
W pracy rozpatrzono istotnie wektorowy problem pobudzania elektromagnetycznych fal powierzchniowych w ośrodku jednoosiowo anizotropowym przez sfazowane źródło liniowe, umieszczone nad płaszczyzną impedancyjną. Zagadnienie promieniowania tego źródła rozwiązano w wolnej przestrzeni metodą rozkładu całkowitego pola na typy TE i TM, po czym uzyskano asymptotyczne wyrażenia na pole dalekie. Wykorzystano tzw. superpotencjały skalarne pola elektromagnetycznego.
Następnie skonstruowano całkowe wyrażenia na super potencjały pola odbitego i obliczono współczynniki odbicia os płaszczyzny impedancyjnej.
Wyznaczono superpotencjały skalarne fal powierzchniowych, jako przyczynki do całek, pochodzące od biegunów współczynników odbicia. Przedyskutowano szczególne przypadki, gdy oś anizotropii jest prostopadła i równoległa do płaszczyzny impedancyjnej, na której spełnione są mieszane warunki brzegowe typu Leontowicza. Znajomość superpotencjałów skalarnych fal powierzchniowych pozwala na łatwe obliczanie ich amplitud, strumieni energii, efektywności pobudzania itp.
Uogólnione równanie Langevina opisuje proces stochastyczny będący procesem Markowa. W zasadzie równania „uogólnionej hydrodynamiki” też powinny być tego typu, jednak zazwyczaj poszukuje się ich „granicy markowskiej” [3], w celu ułatwienia dalszej analizy zagadnienia i uzyskania możliwości porównania tych równań ze zwykłą hydrodynamiką.
My jednak nie będziemy tak posytępować, gdyż nie jest naszym celem skomplikowane zadanie budowania równań „uogólnionej magnetohydrodynamiki” opisujących szeroki zakres zagadnień, lecz badanie poprawności uzyskanych twierdzeń fluktuacyjno-dyssypacyjnych dla plazmy przyjmując znane wartości autokorelacji pola elektrycznego i wyznaczając stąd rezystywność plazmy. Badanie takich zależności wydaje się o tyle usprawiedliwione, że jeszcze nie istnieje, o ile autorowi wiadomo, syntetyczna „uogólniona magnetohydrodynamika” obejmująca szeroki zakres zjawisk i określająca w zadawalający sposób współczynniki transportu. Poza tym uogólnieniem równanie Langevina w postaci /1/ lub przy pewnej modyfikacji [4], [5], [6] daje możliwość rozważania różnych ośrodków plazmowych na skutek dość ogólnych założeń precyzujących, które określają jakie warunki powinny spełniać autokorelacje pola elektromagnetycznego. Znajomość ogólnych warunków spełnionych przez autokorelacje pola elektrycznego jest ważna, gdy są one uzyskiwane na podstawie danych eksperymentalnych dotyczących rozpraszania fal elektromagnetycznych na plazmie [7], [8]. Jednak sama metoda rozwiązania naszego zagadnienia narzuca dość istotne ograniczenia na zakres parametrów od których zależy rezystywność plazmy w stałym polu magnetycznym. Dotyczy to na przykład wartości natężenia stałego pola magnetycznego.
W naszej pracy ograniczymy się jedynie do wyznaczenia składowej podłużnej transformaty części symetrycznej „tensora rezystywności” dla plazmy w stałym polu magnetycznym. Najpierw rozpatrzymy przypadek, gdy ośrodek plazmowy jest opisany uogólnionym równaniem Langevina w którym dyspersja przestrzenna jest uwzględniona pośrednio. Związek pomiędzy składowymi transformaty „tensora rezystywności” a odpowiednimi transformatami autokorelacji pola elektrycznego /traktowanego jako stochastyczne/ został dla tego przypadku wyprowadzony przez autora w [5].
W pracy konstruuje się wyrażenie dla pola elektromagnetycznego w otwartym falowodzie, wzbudzonego prądem elektrycznym. Poza wymaganiem o niezależności tego prądu od kierunku wyznaczonego przez krawędzie ścianek, jego rozkład wewnątrz falowodu może być dowolny. Pole elektromagnetyczne wewnątrz rozważanego falowodu daje się opisać przy pomocy jednej składowej pola elektrycznego, co pozwala na sprowadzenie wyjściowego zagadnienia elektromagnetycznego na grunt rozważań skalarnych. Konstrukcja pola w falowodzie odbywa się w dwóch etapach: najpierw w oparciu o zasadę wzajemności Lorenza wyznacza się pole w falowodzie bez uwzględniania oddziaływania tego pola z końcem falowodu, a następnie uzupełnia się je polem odbitym, wyznaczonym na gruncie jednolitej asymptotycznej teorii dyfrakcji. W drugim etapie, przy rozpatrywaniu dyfrakcji wielokrotnych na krawędziach ścianek, oparto się na modelu Boeramy [1, 2] oddziaływań międzykrawędziowych, który w odróżnieniu od poprzednio stosowanych modeli [3, 4] daje dokładną asymptotykę pola odbitego.
Niniejsza praca może mieć również znaczenie praktyczne – otrzymane wyniki można wykorzystać do praktycznej realizacji pobudzenia otwartego falowodu. Stosowane w tej pracy metody analityczne mogą być również wykorzystane do analizy innych praktycznie ważnych nieciągłości falowodowych, np. do rozwidlenia falowodów.
Szyb kopalniany odróżnia się od chodników między innymi większą regularnością otworu i większą przewodnością ścian w związku z czym tłumienie jest mniejsze i istnieje szansa zrealizowania łączności na falach krótkich lub ultrakrótkich. Jest to korzystne ze względu na możliwość wykorzystania typowej aparatury produkowanej dla tego zakresu fal jak również na mniejsze zakłócenia. W tym zakresie fal do nadawania i odbioru stosuje się anteny dipolowe. Dla obliczenia sprzężenia linii z anteną nie można wykorzystać metody zastosowanej do obliczeń w zakresie fal długich, ponieważ długość fali jest tu porównywalna z różnymi wymiarami geometrycznymi i nie można stosować przybliżeń teorii obwodowej.
W ten sposób w trakcie opracowywania systemu łączności w szybie kopalnianym wyłonił się problem pobudzania przez antenę dipolową struktury walcowej o niedoskonale przewodzących ściankach z umieszczonymi wewnątrz rurami metalowymi, linami nośnymi wind i przewodami. Za modelowy dla tego zagadnienia problem można uznać pobudzenie przez dipol elektryczny struktury walcowej z umieszczonymi wewnątrz dwoma przewodami. Na podstawie prac [1], [2] opracowano niniejszy artykuł. Częściowe wyniki zamieszczone tutaj zostały wykorzystane przy opracowaniu systemu łączności w szybach kopalnianych.
Praca zawiera
wyniki analizy naprężeń w belkach-ścianach, w którym ciężar własny jest
podstawowym schematem obciążenia.
Celem opracowania jest wstępne zbadanie możliwości
przyjęcia obciążenia zastępczego zamiast modelowania sił masowych przy
pomocy wirowania. Metoda badania opiera się: z jednej strony na zastosowaniu
specjalnego urządzenia – wirówki elastooptycznej, służącej do
zwielokrotnienia wpływu ciężaru własnego i wykonania modeli ze specjalnych
wysokoczułych materiałów elastooptycznych, a z drugiej strony na zastosowaniu
hydraulicznego urządzenia obciążającego modelującego obciążenie równomierne
wzdłuż górnego brzegu modelu belki-ściany.
W pracy podano opis materiałów
modelowych, techniki badań, podstawowej aparatury elastooptycznej oraz
przedstawiono wyniki badań i ich analizę.
W procedurze
rozpoznawania mowy etapem najniższym jest segmentacja ciągłego sygnału mowy
na elementy o rozciągłości fonemów oraz identyfikacja tych elementów. Z obu
tymi działaniami wiąże się szereg problemów odmiennych dla poszczególnych
języków. W odniesieniu do mowy polskiej problemy te z dwóch przynajmniej względów
wydają się być mniej złożone niż dla wielu innych języków. Język polski
zawiera zaledwie 6 rodzajów samogłosek, w dodatku brzmieniowo odległych oraz
stosunkowo wiele typów spólgłosek trących.
Program prac nad automatycznym
rozpoznawaniem mowy polskiej uwzględnia te okoliczności nadając priorytet
formantowej metodzie identyfikacji samogłosek oraz rozpoznawaniu ciągów
fonemowych złożonych z samogłosek, spólgłosek trących i ewentualnie
zwartych.
W pracach /1/ i /2/
przedstawiono wyniki rozpoznawania samogłosek polskich, izolowanych i w kontekście,
na podstawie częstotliwości formantów odczytanych ze spektrogramów. Wyniki
te skłaniają do wykorzystania formantowej metody rozpoznawania samogłosek
jako ważnego elementu w pełnym systemie rozpoznawania mowy.
Praca niniejsza prezentuje
techniczne układy oraz algorytmy realizujące rozpoznawanie samogłosek
polskich w sposób automatyczny. W części dotyczącej segmentacji sygnału
mowy wykorzystano wyniki pracy magisterskiej /3/ wykonanej pod kierunkiem
autora.
Przedmiotem
pracy będzie układ równań różniczkowych zwyczajnych zapisanych w postaci
macierzowej, w którym wprowadzono nieciągłą funkcję wektorową w sposób
liniowy. O funkcji tej zakładamy, że jest ona obszarami ciągła, a nieciągłości
występują tylko na pewnych powierzchniach S.
Zakładamy, że nieciągłości
występujące na powierzchniach S są nieciągłościami pierwszego rodzaju,
natomiast powierzchnie S są gładkie.
Przy badaniu własności rozwiązań równań z nieciągłymi
funkcjami nie możemy bezpośrednio korzystać z metod stosowanych do równań w
których funkcje są ciągłe. Jest to spowodowane tym, że w otoczeniu
powierzchni nieciągłości, rozwiązanie może mieć charakter osobliwy. Jeśli,
w otoczeniu powierzchni nieciągłości pola kierunków skierowane są naprzeciw
siebie, to wówczas rozwiązanie dochodzące do powierzchni nieciągłości może
już na niej pozostać. Takie rozwiązanie jest nazywane rozwiązaniem poślizgowym.
Możliwość powstania rozwiązań poślizgowych musi uwzględniać definicja
rozwiązania równania z nieciągłą funkcją. Szereg autorów podało różne
definicje rozwiązań równań z nieciągłymi funkcjami.
Mimo, że definicje te różnią
się sformułowaniami to jednak w pewnym zakresie są one sobie równoważne.
Obecnie najczęściej korzysta się z definicji podanych przez Filipowa.
Definicje te uogólniają klasyczne pojęcie rozwiązania równań różniczkowych
zwyczajnych.
Wyprowadzenie równań ruchu w poślizgu, jak też
badanie ich własności oparte będzie o wyniki i idee zawarte w pracy Filipowa.