Геометрические вопросы адаптивной технологии изготовления конструкций намоткой из волокнистых композиционных материалов. Аюшеев Т.В. - 37 стр.

UptoLike

Составители: 

73
где
22 2
11 22 33 11 23 12 33 12 13 23 13 22
2
g
gg gg gg ggg gg
σ
=−+.
Символы Кристоффеля (2.5) алгоритмически просто могут
быть вычислены по формулам:
[]
(
)
[]
()
[]
()
(
)
2
123 23123 32123
1
2
123
, , , , ,, , , ,, ,
,
,,
ij
ij
r r rr r rr rr r rr rr
rrr
++
Γ=
r r rr r rr rr r rr rr
rr r
(2.6)
[]
()
[]
(
)
[]
()
(
)
2
13123 2 13 31123
2
2
123
,,,,, ,, ,,,,
,
,,
ij
ij
rrrrrr rrr rrrrr
rrr
++
Γ=
rrrrrr rrr rrrrr
rr r
[] []
()
[]
(
)
(
)
2
12123 21123 312
3
2
123
,, ,,, ,,,, ,,
,
,,
ij
ij
r r rr rr r rr rr r rr
rrr

++


Γ=
r r rr rr r rr rr r rr
rr r
где ,1,2,3ij= (квадратные скобки обозначают векторное
произведение двух векторов, угловые скобкисмешанное
произведение трех векторов [79]).
Геодезическая должна проходить через точку М и должна
быть перпендикулярна к кривой намотки, т.е.
(0) ( ),
k
rrt
Γ
=
rr
()
(0)
,0
k
dr t
dr
ds dt
Γ

=


r
r
, (2.7)
и
(0)
,0.
dr
dr
ds dw
Γ

=


r
r
Фактически эти равенства представляют собой начальные
условия для системы дифференциальных уравнений (2.4). Их
можно переписать в явном виде для неизвестных функций
()
us
Γ
,
()
vs
Γ
,
(
)
ws
Γ
. Так как
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
,,rs ru svsws
ΓΓΓΓ
=
rr
и
(
)()()
(
)
(
)
,,
kkkk
rt rutvtwt=
rr
, то
первое условие в (2.7) приводит нас к равенствам
74
(
)
(
)
0
k
uut
Γ
= ,
(
)
(
)
0
k
vvt
Γ
= ,
(
)
(
)
0
k
wwt
Γ
= .
Второе условие с учетом того, что
123
dr du dv dw
rrr
ds ds ds ds
Γ
ΓΓ Γ
=++
r
rrr
дает
123
() () ()
(0) (0) (0)
,,,0
kkk
dr t dr t dr t
du dv dw
rrr
dt ds dt ds dt ds
ΓΓ Γ

+
+=


rrr
. (2.8)
Третье условие с учетом определения (2.3) коэффициентов
квадратичной формы тела оболочки позволяет нам записать
13 23 33
(0) (0) (0)
0.
du dv dw
ggg
ds ds ds
ΓΓ Γ
+
+=
(2.9)
Так как
1
dr
ds
Γ
=
r
, то, возводя это равенство в квадрат, имеем с
учетом определения коэффициентов первой квадратичной
формы тела (2.3)
22
11 12 22
2
13 23 33
(0) (0) (0) (0)
2
(0)(0) (0)(0) (0)
22 1.
du du dv dv
gg g
ds ds ds ds
du dw dv dw dw
ggg
ds ds ds ds ds
ΓΓΓΓ
ΓΓ ΓΓ Γ

+++



++ +=


(2.10)
Выразим из (2.9)
(0)dw
ds
Γ
через
(0)du
ds
Γ
и
(0)dv
ds
Γ
13 23
33
(0) (0)
(0)
.
du dv
gg
dw
ds ds
ds g
ΓΓ
Γ

−+


=
(2.11)
Подставляя это выражение в (2.8), можно выразить
(0)dv
ds
Γ
через
(0)du
ds
Γ
где σ = g11 g 22 g33 − g11 g 23  2
                                    − g122 g33 + 2 g12 g13 g 23 − g132 g 22 .                                                  uΓ ( 0 ) = uk ( t ) , vΓ ( 0 ) = vk ( t ) , wΓ ( 0 ) = wk ( t ) .
       Символы Кристоффеля (2.5) алгоритмически просто могут                                                   Второе условие с учетом того, что
                                                                                                                                             r
быть вычислены по формулам:                                                                                                                drΓ r duΓ r dvΓ r dwΓ
                                                                                                                                                 = r1       + r2        + r3
         ( (
        r r r r 2
                                  )    (
                                r r r r r                    r r r r r
                                                                      ) (
       rij , r1 , [ r2 , r3 ] + r2 , r3 , r1 , [ r2 , r3 ] + r3 , r2 , r1 , [ r2 , r3 ]           ))           дает
                                                                                                                                            ds          ds        ds            ds
Γ1ij =                                  r r r 2                                         ,                               r                         r                         r
                                       r1 , r2 , r3                                                             r drk (t )  duΓ (0)  r drk (t )  dvΓ (0)  r drk (t )  dwΓ (0)
                                                                                                                r1 , dt  ds +  r2 , dt  ds +  r3 , dt  ds = 0 . (2.8)
                                                                                                       (2.6)                                                                  

         (                                     (                      )                         ))
                                                                                                                         Третье условие с учетом определения (2.3) коэффициентов
                 (
             r r r r r r
                                           )    r r r 2
                                                                          (
                                                                   r r r r r
             rij , r1 , r3 , r1 , [ r2 , r3 ] + r2 , [ r1 , r3 ] + r3 , r1 , r1 , [ r2 , r3 ]                  квадратичной формы тела оболочки позволяет нам записать
Γij2 =                                             r r r          2
                                                                                                     ,                           du (0)           dv (0)          dw (0)
                                                   r1 , r2 , r3                                                              g13 Γ + g23 Γ + g33 Γ = 0.                                            (2.9)
                                                                                                                                   ds                ds              ds
                 (                                                                (             ))  ,
                                                                                                                                 r
                                         2     (
        rr , rr , rr , rr , rr , rr + rr , rr , rr , rr , rr
        ij 1 2 1 [ 2 3 ]                       1 1 [ 2 3]
                                                                r r r 2
                                                                              )
                                                              + r3 , [ r1 , r2 ]                                Так как
                                                                                                                               drΓ
                                                                                                                                    = 1 , то, возводя это равенство в квадрат, имеем с
Γij3 =                                  r r r 2                                                                               ds
                                         r1 , r2 , r3                                                          учетом определения коэффициентов первой квадратичной
где i, j = 1, 2, 3 (квадратные скобки обозначают векторное                                                     формы тела (2.3)
                                                                                                                                2                                               2
произведение двух векторов, угловые скобки – смешанное                                                                duΓ (0)            duΓ (0) dvΓ (0)          dvΓ (0) 
произведение трех векторов [79]).
                                                                                                               g11             + 2g12 ds                   + g22             +
                                                                                                                      ds                             ds           ds 
         Геодезическая должна проходить через точку М и должна                                                                                                                          2
                                                                                                                                                                                                  (2.10)
быть перпендикулярна к кривой намотки, т.е.                                                                              duΓ (0) dwΓ (0)            dvΓ (0) dwΓ (0)           dwΓ (0) 
                                 r        r                                                                    +2g13                       + 2g23                     + g33            = 1.
                                 rΓ (0) = rk (t ),                                                                         ds       ds                 ds      ds             ds 
                                     r         r
                                  drΓ (0) drk (t )                                                                                      dwΓ (0)             duΓ (0)        dv (0)
                                  ds , dt  = 0 ,                      (2.7)                                  Выразим из (2.9)                       через               и Γ
                                                                                                                                           ds                  ds              ds
                                     r         r                                                                                         duΓ (0)             dvΓ (0) 
                                 drΓ (0) dr                                                                                        −  g13            + g23
и                                ds , dw  = 0.
                                                  
                                                                                                                          dwΓ (0)               ds              ds 
                                                                                                                                   =                                      .                       (2.11)
Фактически эти равенства представляют собой начальные                                                                       ds                        g33
условия для системы дифференциальных уравнений (2.4). Их                                                                                                                                  dv (0)
можно переписать в явном виде для неизвестных функций                                                          Подставляя это выражение в (2.8), можно выразить Γ                                  через
                                                                                                                                                                                               ds
uΓ ( s ) , vΓ ( s ) , wΓ ( s ) . Так как                                                                        duΓ (0)
                        rΓ ( s ) = r ( uΓ ( s ) , vΓ ( s ) , wΓ ( s ) )
                        r            r
                                                                                                                   ds
и
                              rk ( t ) = r ( uk ( t ) , vk ( t ) , wk ( t ) ) , то
                              r          r

первое условие в (2.7) приводит нас к равенствам

                                                        73                                                                                               74