URSS.ru Магазин научной книги
Обложка Бидерман В.Л. Механика тонкостенных конструкций: Статика Обложка Бидерман В.Л. Механика тонкостенных конструкций: Статика
Id: 253319
1569 р.

Механика тонкостенных конструкций:
Статика. Изд. 3, стереотип.

URSS. 2021. 496 с. ISBN 978-5-9710-6843-3.
Белая офсетная бумага
Белая офсетная бумага.

Аннотация

В настоящей книге изложены теоретические основы и практические методы расчета на прочность пластин, оболочек и тонкостенных стержней. Значительное внимание уделено численным методам расчета круглых пластин и оболочек вращения, ориентированным на применение средств программирования.

Книга предназначена для инженеров и научных работников, занимающихся прочностными расчетами конструкций. Она будет также полезна для студентов и аспирантов, специализирующихся... (Подробнее)


Оглавление
top
К 100-летию со дня рождения В. Л. Бидермана (И.В. Демьянушко)1
Предисловие к первому изданию5
Обозначения8
Глава 1. Осесимметричный изгиб круглых пластин9
§ 1. Гипотезы и основные зависимости9
§ 2. Изгиб пластин постоянной толщины17
§ 3. Изгиб пластин, состоящих из нескольких участков постоянной толщины33
§ 4. Числовой расчет пластин переменной толщины45
Глава 2. Общая теория изгиба пластин52
§ 5. Основные зависимости53
§ 6. Некоторые точные решения задач об изгибе прямоугольных пластин68
§ 7. Изгиб круглых несимметрично нагруженных пластин постоянной толщины81
§ 8. Вариационные методы расчета пластин96
§ 9. Нелинейные задачи изгиба пластин110
Глава 3. Осесимметричная деформация оболочек вращения123
§ 10. Основные зависимости123
§ 11. Расчет оболочек на основе безмоментной теории132
§ 12. Осесимметричный изгиб цилиндрической оболочки142
§ 13. Преобразование уравнений осесимметричной деформации оболочек вращения151
§ 14. Теория краевого эффекта для непологих оболочек157
§ 15. Аналитические решения задачи об осесимметричной деформации некоторых оболочек вращения178
§ 16. Расчет осесимметрично нагруженных оболочек на ЭВМ191
§ 17. Большие перемещения оболочек202
Глава 4. Некоторые сведения из теории поверхностей211
§ 18. Геометрия пространственной кривой211
§ 19. Геометрия поверхности215
§ 20. Дифференцирование единичных векторов и тождественные соотношения Кодацци—Гаусса225
Глава 5. Основы общей теории оболочек233
§ 21. Деформации и изменения кривизны срединной поверхности234
§ 22. Деформации эквидистантного слоя241
§ 23. Напряжения в нормальных сечениях оболочки. Силы и моменты. Энергия деформации245
§ 24. Равновесие элемента оболочки. Граничные условия. Статико-геометрическая аналогия250
§ 25. Структура, уравнений теории оболочек и методы их решения257
§ 26. Моментная теория оболочек вращения260
§ 27. Моментная теория круговой цилиндрической оболочки постоянной толщины277
§ 28. Числовой расчет незамкнутых цилиндрических оболочек283
Глава 6. Безмоментная теория оболочек289
§ 29. Уравнения безмоментиой теории и теории чистого изгибания оболочек289
§ 30. Безмоментная теория оболочек вращения292
§ 31 Безмоментная теория сферической оболочки297
§ 32. Безмоментная теория круговых цилиндрической и конической оболочек302
Глава 7. Приближенные теории расчета оболочек и примеры их применения312
§ 33. Полубезмоментная теория расчета цилиндрических оболочек313
§ 34. Расчет гибкого колеса волновой зубчатой передачи по полубезмоментной теории326
§ 35. Теория пологих оболочек331
§ 36. Краевой эффект344
§ 37. Расчет оболочек вращения, усиленных шпангоутами347
§ 38. Расчет ленточных пружин356
Глава 8. Мягкие оболочки366
§ 39. Расчет диафрагмы, нагруженной давлением367
§ 40. Малые деформации мягких оболочек вращения, предварительно нагруженных давлением372
Глава 9, Сетчатые оболочки383
§ 41. Равновесная конфигурация сетчатой оболочки вращения384
§ 42. Малые деформации сетчатой оболочки391
Глава 10. Тонкостенные стержни407
§ 43. Деформации прямых тонкостенных стержней408
§ 44. Секториальные геометрические характеристики и примеры расчета420
§ 45. Изгиб кривых тонкостенных стержней428
Глава 11. Некоторые методы численного решения краевых задач для обыкновенных дифференциальных уравнений446
§ 46. Векторно-матричная форма линейных дифференциальных уравнений447
§ 47. Численное решение задачи Коши455
§ 48. Метод начальных параметров457
§ 49. Метод ортогонализации С. К. Годунова462
§ 50. Методы прогонки467
Приложение. Программа для расчета осесимметричной деформации оболочек на ЭВМ480
Список литературы485

К столетию со дня рождения В.Л. Бидермана (1917-1993)
top

Известный отечественный ученый-механик и инженер, лауреат Государственной премии, профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана Вадима Львовича Бидермана (1917 – 1993) родился 2 апреля 1917 года в г. Юрьеве-Польском. В 1936 г. поступил в Краснознаменный механико-машиностроительный институт (МВТУ, а ныне МГТУ им. Н.Э.Баумана). Его семью не обошла судьба многих представителей интеллигенции того времени. В 1940 г. был репрессирован и погиб его отец, помощник Председателя Правления Госбанка СССР, - так что путь в науку и жизнь проходил не по ковровой дорожке.

В предвоенном 1940 г. он с отличием окончил МВТУ по специальности "Гидравлические машины". В годы войны В.Л. Бидерман работал инженером-конструктором на Государственном Прожекторном заводе, с 1943 г. учился в аспирантуре МВТУ, а с 1944 г. до конца жизни (с вынужденным перерывом конца 40-х, начала 50-х годов) преподавал в МВТУ на кафедрах "Сопротивление материалов" и "Теоретическая механика".

В 1946 г. в МВТУ он защитил кандидатскую диссертацию, посвященную расчету цилиндров, нагруженных переменным по длине давлением. После защиты диссертации В.Л. Бидерман проводил интенсивные теоретические и экспериментальные исследования ударного взаимодействия упругих систем с учетом местных контактных деформаций и волновых процессов. Он подготовил докторскую диссертацию по теории удара, однако политические события в стране конца 40-х годов отредактировали направление деятельности. Результатом работы явилась только небольшая монография по теории удара. В 1948г. вынужден перейти из МВТУ в НИИ шинной промышленности (НИИШП). Его энергия, талант и знания исследователя, инженерная интуиция оказались не только востребованными в новой отрасли, но и заложили основу целого направления науки - механики резинокордных конструкций.

В этот период научной деятельности В.Л.Бидерман разработал теорию сетчатых оболочек для расчета резинокордных конструкций, в частности автомобильных диагональных шин; предложил первые эффективные модели и методы расчета современных шин радиальной конструкции, в значительной мере способствовавшие успешному освоению нового производства; разработал датчики и приборы для экспериментального исследования больших деформаций резиновых деталей и гистерезиса резины при высоких скоростях деформации, его формула для приближенной оценки усилий взаимодействия шины с диском до настоящего времени используется в инженерной практике.

В 1956 г. В.Л. Бидерман возвращается на преподавательскую работу в МВТУ, совмещая ее с работой в НИИШП. Он является признанным основателем и руководителем отечественной научной школы по механике шин, внеся значительный вклад в развитие отечественной шинной промышленности.

Его докторская диссертация, по существу – вторая, защищенная в 1959г., была посвящена разработке методов расчета резинометаллических и резинокордных элементов машин Многочисленные статьи по этой тематике, опубликованные в 50-60-е годы в трудах НИИШП и других изданиях, вызывали живой интерес у зарубежных исследователей и активно переводились на английский шинными компаниями при поддержке DuPont и NASA. Заслуженную популярность у специалистов шинной отрасли приобрела книга "Автомобильные шины" (1963г.), основным автором и редактором которой он являлся. В 2007 году в связи с 90-летием со дня рождения американский журнал «Tire technology International» опубликовал статью проф. Joe Walter о В.Л. Бидермане и его большой роли в развитии механики шин в разделе журнала под названием «шинные легенды» - «Tire Legends».

Вторым, а может быть главным, делом своей жизни В.Л.Бидерман считал создание отечественной школы инженеров - прочнистов. Он с огромным энтузиазмом преподавал в МВТУ на кафедре "Сопротивление материалов", активно участвовал в написание фундаментальных энциклопедических трудов по прикладной механике "Основы современных методов расчета на прочность в машиностроении" в двух томах (Мащгиз, 1950-1952гг.) и "Расчеты на прочность в машиностроении" в трех томах (1956-1959гг.) Последний был в 1960 г. удостоен Ленинской (Государственной) премии.

В.Л.Бидерман являлся одним из инициаторов организации в МВТУ новой специальности "Динамика и прочность машин" (1961 г.) Для студентов этой специальности Вадим Львович поставил и читал многие курсы: теорию механических колебаний, строительную механику машин, общую теорию оболочек, теорию упругости, теорию устойчивости.

Заслуженной популярностью пользуются написанные им учебники "Прикладная теория механических колебаний" (1972 г.), "Теория механических колебаний" (1980, последнее издание 2009 гг.). Вадим Львович был бессменным членом редколлегии серии "Библиотека расчетчика" издательства "Машиностроение", где вышла и его книга "Механика тонкостенных конструкций" (1977 г). В.Л.Бидерман одним из первых разработал ясную систему применения численных методов к решению задач механики, ряд его статей был опубликован в журнале «Механика твердого тела», в частности, статья «Применение метода прогонки для численного решения задач строительной механики». – Инж. Журнал «МТТ».- 1967.- №5.-С. 62-66.

Вадим Львович был прекрасным лектором, настоящим кумиром тех, кому посчастливилось учиться у него непосредственно. Многочисленным ученикам Вадима Львовича хорошо известны его готовность решать техническую задачу по существу, доброжелательность в научных дискуссиях, сочетающаяся с требовательностью и научной принципиальностью. Под его руководством подготовлены и защищены 34 кандидатских диссертации, он был консультантом большого числа докторских диссертаций.

В.Л.Бидерман неоднократно участвовал в написании ставших популярными у инженеров справочников, таких как "Справочник машиностроителя" под редакцией Н.С. Ачеркана, "Прочность, устойчивость, колебания". Он являлся членом редколлегии международного научного журнала "Impact Engineering" издательства "Pergamon Press", с 1987 г. входил в состав Национального комитета по теоретической и прикладной механике. Его связывала многолетняя теплая человеческая и творческая дружба с известными учеными – механиками: С.А. Амбарцумяном, Н.А.Алфутовым, И.А.Биргером, С.В.Бояршиновым, В.С.Калининым, А.И. Лурье, Я.Г. Пановко, С.Д. Пономаревым, В.И. Феодосьевым, Н.Н. Малининым, Ю.М. Тарнопольским и многими другими.

Основная задача публикуемой книги "Механика тонкостенных конструкций" – изложение основных гипотез и соответствующих дифференциальных уравнений для различных вариантов тонкостенных конструкций. Здесь приводятся примеры решения этих уравнений, выполненные с помощью аналитических и численных процедур.

За прошедшие годы появились универсальные пакеты прикладных программ, (преимущественно основанные на методе конечных элементов), позволяющие решить огромный круг задач, о которых немыслимо было думать каких-нибудь 40 лет назад. Вместе с тем появилось поколение инженеров, которые, хорошо ориентируясь в «машинной» стороне вопроса, плохо себе представляют физико-математический смысл рассматриваемых задач.

В связи с этим значение данной книги только возрастает: книга знакомит читателя с механической стороной задач, привлекая при этом не самый сложный математический аппарат и формируя основы таких знаний, которые составляют квалификацию инженера-исследователя. Изложенные в книге материалы и сейчас лежат в основе курсов расчетного анализа конструкций и используются во всех технических университетах. Ее переиздание позволит обоснованно ссылаться на эту книгу в соответствующих курсах.

Мы не считаем необходимым исключать программы вычислений, написанные на языках МИР и Фортран для машин предыдущих поколений, вышедших из употребления. Эти программы могут быть полезны при освоении курса с использованием общематематических пакетов аналитических вычислений, таких как MATHCAD, MAPLE, MATHEMATICA и др. Можно быть уверенными, что книга будет широко востребована специалистами и студентами всех уровней обучения в технических вузах, как машиностроительного, так и строительного профилей.

Засл. дет. Науки и техники РФ.

докт. техн. наук, проф.,

зав. каф. строительной механики МАДИ И.В.Демьянушко (Бидерман)


Об авторе
top
photoБидерман Вадим Львович
Доктор технических наук, профессор, специалист в области механики деформируемого тела. В 1940 г. окончил с отличием Московский механико-машиностроительный институт им. Н. Э. Баумана (позже МВТУ, ныне Московский государственный технический университет, МГТУ). Во время Великой Отечественной войны работал инженером-конструктором и расчетчиком на Прожекторном заводе. С 1943 г. учился в аспирантуре МВТУ, с 1944 г. практически всю жизнь с небольшими перерывами преподавал в МГТУ. В 1946 г. защитил кандидатскую диссертацию, с 1959 г. — доктор технических наук. С 1987 г. — профессор кафедры теоретической механики МВТУ.

В. Л. Бидерман — специалист во многих научных областях, таких как проблемы динамики, теория удара, теория тонкостенных конструкций и оболочек, расчет упругих конструкций — пружин и рессор, механика сетчатых композитных материалов и тонкостенных конструкций, численные методы расчета статики и динамики конструкций. Им были разработаны методы расчета ударного взаимодействия упругих систем с учетом контактных деформаций и волновых процессов. Он создал теорию сетчатых оболочек, разработал методы расчета резинокордных упругих элементов и пневматических шин. Автор более 150 научных статей и изобретений, в том числе 12 монографий и разделов в справочных книгах, 7 изобретений. Под его руководством защищено более 35 кандидатских диссертаций, он был консультантом значительного количества докторских работ. Лауреат Ленинской премии 1960 г. за научный труд "Расчеты на прочность в машиностроении" (1956–1959; в 3 т.).