GRUNTLAR MEXANIKASINING NOCHIZIQLI MASALASI
GRUN TL A R MEX A N I K A SI N I N G N OCHI ZI QL I MA SA L A SI MUN DA RI J A KIRISH ........................................................................................................................................................ 2 - Bob. CHEKLI ELEMENTLAR USULINING ASOSIY TUSHUNCHALARIⅠ ....................................................... 4 1.1 Atamalar .......................................................................................................................................... 4 1.2 Chekli elementlar usulining asosiy qadamlari ................................................................................. 5 1.3 Xatoliklarning manbalari va approksimatsiya .................................................................................. 7 1.4 Chekli elementlar usuli algoritmining umumiy sxemalari ................................................................ 7 1.5 Chekli elementlar haqida tushuncha ............................................................................................... 9 1.5.1 Element atributlari ................................................................................................................. 10 1.5.2 Shaxsiy o ‘lchamlilik ................................................................................................................ 10 1.5.3 Tugun nuqtalari ...................................................................................................................... 11 1.5.4 Element geometriyasi ............................................................................................................. 11 1.5.5 Erkinlik darajasi ...................................................................................................................... 12 1.5.6 Tugun kuchlari ........................................................................................................................ 12 1.5.7 Aniqlovchi munosabatlar ........................................................................................................ 12 1.5.8 Kesim yuzalarining xususiyatlari ............................................................................................. 13 1.6 Mexanikada ishlatiladigan ChE klassifikatsiyasi ............................................................................. 13 - Bob. CHEKLI ELEMENTLAR USULIDA MASALAR YECHIMI Ⅱ .................................................................. 15 2.1 Chekli element usulining umumiy yechimi .................................................................................... 15 2.2 Potensial energiya to’liq funksionali. ............................................................................................. 19 2.3 Chekli element usulida sterjen cho'zilishi (siqilishi). ...................................................................... 20 2.4 Chekli element usulida sterjen egilishi. ......................................................................................... 25 2.5 Bikir poydevorlar tag yuzi sirtida kontakt kuchlanishlarni tarqalish qonuniyatlari. ....................... 31 2.6 Grunt modellari to‘g‘risida asosiy ma’lumotlar. ............................................................................ 33 2.7 Vinkler modeliga mansub zaminda tasmasimon poydevorlarning egilishi, grunt reaktiv bosimi va unda hosil bo‘lgan zo‘riqishlarni aniqlash nazariyasi. .......................................................................... 36 2.8 Chekli element usulida bir uchi qistirilgan, bo’ylama kuch ta’sirida ko’ndalang kesim pog’anali o’zgaruvchi sterjen masalasi ............................................................................................................... 41 Xulosa ...................................................................................................................................................... 43 Asosiy foydalanilgan adabiyotlar ro’yhati ............................................................................................... 44 1
KIRISH 1. Masalaning qo ’ yilishi . Bitiruv malakaviy ishda ko ’ ndalang kesimi pog ’ anali , bo ’ ylama kuch ta ’ sir etayotgan sterjenni chekli elementlar usuli yordamida ajratilgan elementlari tugunlaridagi siljishi aniqlash maqsad qilib qo ’ yilgan . 2. Mavzuning dolzarbligi. Muhandislik konstruksiyalarida elastik sterjenli sistemalar jumladan ramalar, fermalar, arkalar, va balkalar keng qo’llaniladi. Bitiruv ishi doirasida shunday konstruksiyalar biri sifatida ko’ndalang kesimi pog’anali bir jinsli, bo’ylama kuch ta’sir sterjenning cho’zilish (siqilish) masalasini chekli elementlar usuli yordamida aniqlash dolzarbligi hisoblanadi. 3. Ishning maqsad va vazifalari. 1) Chekli elementlar usuli izlanayotgan funksiyaning tugun qiymatlariga nisbatan algebraik tenglamalar sistemasini tuzishning qulay sxemasini qurish imkonini beradi. Sodda polinomial funksiyalar yordamida yechimni taqribiy approk-simatsiyalash va barcha zaruriy operasiyalar alohida tanlangan elementlarda bajariladi. Keyin esa elementlarni birlashtirish amalga oshirilib, talab qilingan algebraik tenglamalar sistemasiga kelinadi. Alohida elementdan ularning to‘la majmuasiga o‘tishning bunday algoritmi ayniqsa geometrik va fizik murakkablikka ega tizimlar uchun juda qulay. 2) Chekli elementlar usuli yordamida olingan har bir alohida algebraik tenglama barcha tugunlar noma’lumlariga nisbatan ularning bir qisminigina o‘z ichiga oladi. Boshqacha qilib aytganda, algebraik tenglamalar sistemasining ko‘pgina koeffitsiyentlari nolga teng, bu sistemani yechishni osonlashtiradi. 3) Masalaning funksional tenglamalarni qanoatlantiruvchi funksiyalar orqali ifodalanuvchi yechimi kontinual yechim deb ataladi. Bulardan farqli ravishda, diskret masalalarning yechimi ularga mos algebraik tenglamalar sistemasini qanoatlantiruvchi chekli sondagi parametrlar orqali aniq aniqlanadi. Xuddi 2
boshqa sonli usullar kabi chekli elementlar usuli ham kontinual masalani diskret masalaga taqribiy almashtiriladi. Chekli elementlar usulida bu almashtirishning barcha proseduralari sodda fizik ma’noga ega. Bu esa masalani yechishning butun jarayoni o‘zini to‘lasincha namoyon qilishiga, mumkin bo‘lgan ko‘plab xatolardan qochishga va olingan natijalarni to‘g‘ri baholashga imkon beradi. 4) Kontinual masaladan tashqari chekli elementlar sxemasi diskret masalalarni to‘g‘ridan to‘g‘ri yechishda elementlarni birlashtirishga va algebraik tenglamalarni tuzishga ham qo‘llaniladi. Bu esa usulning qo‘llanilish sohasini kengaytiradi. 4. Ishning ilmiy tadqiqot usuli. Ilmiy tadqiqot usuli sifatida bo’ylama kuch ta’sirada bo’lgan ko’ndalang kesimi po’g’anali o’zgaruvchi sterjenni chekli elementlar usulidan foydalanib analitik usulda aniqlash maqsad qilib belgilangan. 5. Ishning ilmiy-amaliy ahamiyati. Muhandislik konstruksiyalari hisoblashda bir qancha usullardan foydalanilgan. Shunday usullardan biri chekli elementlar usuli hisoblanadi. Ushbu usulda sterjenning bo’ylama kuch ta’sirida siljishi, deformatsiyasi, kuchlanishi analitik usulda topilgan. 6. Ishning tuzulishi. Bitiruv malakaviy ishi kirish, xulosa va foydalanilgan asosiy adabiyotlar ro’yhatidan iborat bo’lib jami 43 betni tashkil etadi. 7. Olingan natijalar qisqacha mazmuni. Ko’ndalang kesimi pog’anali o’zgaruvchi, bo’ylama kuch ta’sirida sterjen tugunlarida siljishi, deformatsiyasi, kuchlanishi chekli elementlar usuli yordamida aniqlandi. 3
Ⅰ - BOB. CHEKLI ELEMENTLAR USULINING ASOSIY TUSHUNCHALARI 1.1 Atamalar Agar modelning erkinlik darajasi chekli bo‘lsa, bunday model diskret model deyiladi, aks holda uzluksiz (kontinual) model deyiladi. Chekli elementlar usuli diskretlash usullaridan biri bo‘lganligisababli chekli elementlar modelining erkinlik darajasi chekli bo‘lishikerak. Asosan barcha erkinlik darajalari U bilan belgilanuvchi va erkinlik darajasi vektori yoki holat vektori deb nomlanuvchi matrisa vektoriga yig‘iladi. Analitik mexanikada har bir erkinlik darajasiga umumlashgan kuchlar ko‘rinishidagi birgalikdagi o‘zgaruvchilar mos keladi. Nomexanik ilovalarda ham xuddi shunday, ya’ni kuchlar yoki kuch o‘zgaruvchilari deb ataluvchi birgalikdagi o‘zgaruvchilar mavjud. Bu kuchlar P bilan belgilanuvchi vektor matrisaga birlashtiriladi. U v a P orasidagi munosabatlar chiziqli hamda bir jinsli deb faraz qilinadi. Bundan kelib chiqadi-ki, agar U nolga intilsa, P ham nolga intiladi, bu holda ular orasidagi munosabat qiividagi asosiy tenglama bilan ifodalanadi: KU = P (1.1) bu yerda, K bikrlik matrisasi deyiladi. U va P vektorlarning fizikaviy ma’nosi chekli elementlar usullariniag qo’llanilish sohasiga qarab o‘zgaradi, bu 1.1-jadvalda ko‘rsatilgan. Agar kuchlar bilan ko‘chishlar orasidagi munosabat chiziqli lekin bir jinsli bolmasa, (1.1) tenglama quyidagi munosabatga umumlashtiriladi: KU = P j + P m (1.2) bu yerda, Pj — boshlang‘ich kuchlarning tugun vektori, masalan, termoelastiklik masalalarini yechishda boshlang‘ich temperatura kuchlanishlarini hisobga olishda paydo bo‘ladigan bosh!ang‘ich kuchlarning tugun vektori; Pm - mexanik kuchlarning vektori. 4
Chekli elementlar qo’lanilish sohasiga qarab U va P vektorlarning fizikaviy ma’nosi 1. 1 – jadval Qo ’ lanilish sohasi Holat vektori U Tutash vektor P Konstruksiya va qattiq jismlar niexanikasi Ko‘chish Mexanik kuch Issiqlik o‘tkazuvchanlik Issiqlik o‘tkazuvchanlik Issiqlik oqimi Potensial oqim Bosim Zarrachaning tezligi Oqimning umuiniy korinishi Tezlik Oqim Elektrostatika Elektr potensiali Zaryad zichligi Magnitostatika Magnit potensiali Magnit maydon intensivligi 1.2 Chekli elementlar usulining asosiy qadamlari Chekli elementlar usulining asosiy qadamlarini quyidagi ko‘rinishda tasvirlash mumkin: Ideallashtirish; Diskretlash; Yechimi; Ideallashtirish. Ideallashtirish deganda boshlang‘ich fizikaviy sistemadan matematik modelga o‘tish jarayoni tushuniladi. Bu jarayon texnikaviy va muhandislik masalalarini echishda eng muhim qadam hisoblanadi. Bu jarayonda model tushunchasi eng asosiy o‘rinni egallaydi. Sistemaning o’zini qanday tutishini oldindan izohlab beruvchi va modellashtirish uchun tuzilgan qurilma deb model tushunchasiga simvoliktarif berish mumkin. matematik modellashtirish yoki ideallashtirish muhandisning real fizikaviy 5