Введение к работе
Актуальность жемы. Практически во всех областях естество» знания в техники возникают проблемы, связанные с теоретическими а прикладными проблемами взаимодействия различных тел и полей, чей я объясняется повышенное внимание к ней со стороны представителей различных научных направлений фундаментального а прикладного характере. В связи с зтии в последние годы в механике деформируемого твердого тела сформировалось новая самостоятельная область - мэгнитоупругость, в котором излагаются мокроско-личесяие подходы описания взаимодействуя электромагнитного поля с упругим твердый телом. Вопросы мэгнитоулругого взаимодействия занимав? настолько ванное место в развитии современной техники,, что как отмечается в работе В.Новацкого, изучение сопряженных полей а, в. частности, развитие теории .электромагнитного взаимодействия с механической средой "стало одним из глазных направлений развития механики твердого тела за последние ?оды"„ Дробле-ш взаимодействия физических полей с дефоршруеыыни телами приобретают особенно ванное значение при анализе колебательных процессов в сплошных деформируемых средах, находящихся под действием электромагнитных полей. В этой связи актуальность приобрела создание теории и разработки точных и приближенных методов исследования двакениь тонких тел в электромагнитном-поле.
Модели механики сплошной среда с учетом электромагнитных эффектов описаны и изучены в работах С.А.Аибарцумянэ, А.АЗ.Ах;?э~ зерз» ГоЕоБзгдэсаряыэ, А.Г.Багдоевз, іі.В.Белубекяна„ А.Р.Гач-невичэ, ВоИ.Лресвянник'ова, В.А.йелнэровичв, А „А.Ильюшина,, Ц.И» Киселева, Л.Я.Косэчевского, А.С.Космодзминского, СВ.Пелетмиа- ского„ Я.С.Подстригача, Л.И.Седова, И.Т.Селезовэ, Л.Е.Селезо-вой0 А.Ф.Улитко, Ц.А.Шульги, Ж.Бэзерэ,, С.Калиски, Ф.Мунэ, Рао Н.-Синь и других.
За последнее десятилетие появилось большое число работ, в которых, с помощью этих модолеіі изучен ряд важных ьо ;осов механики сплошной среды, взаимодействующей с электромагнитными полями. Из них отметим работы А.Н.Агеез', С.А.Амбзрцумяна0 Г.Е.БэгАиеарлйЭ9 А.Г.Бзгдоева, Ш2.Еелубекяпэ, А.С.Воль^ирао Н.Й.Бурзкэ, А.Р.Г8чкевичз, З.Х.Григоряна, Ь.Н.Дзноянэ, К.Б. Кэзэрявз, Л.И.Киселева, В.Ф.Кондрата, Ц.;,іЛинасянз, Л.д.Цкрт» чяна, Л.А.ііоасіїсяна, й.К.Новичкоьэ, Р.Н.С".?экииянэ, х*.С.Саркй-
- It -
гяна, С „В„Саркисяна, СО „Саркисяне s И.ТоСелезова, 1„В„Седезовой„ А.&.Улитко, С„Кэлиской, Ф.Мунэ и других»
В ыэгнитоупругости определенное место занимаю» вопросы, от-носящиеся к исследованию поведеная упругих ывгнитострикцаовных ферромагнитных тел в магнитном поле» В настоящее время в технике вмест с пьезоэлектрихэми широко применяются и магнитостриж-ыиошше материала, в особенносги Ферриты» феррита изготавливаются по керамической технологии, они более эффективны в техничве» ком отношении, а иногда обладают существенными экономическими ярвиыущеоиамао Мэгаитострикционные материалы применяйте в про» мышленности ультразвуковой техники, в навигационной и поисковой аппаратуре - э хечестве акустических излучателей ш приемников; в радиотехнике, телефонной и телеграфной связи; телеуправлений, s автоматике, телемеханике, измерительной технике г качестве чувствительная элементов,воспринимающих механические воздействия,
Различные вэриэнти теории «вгвитоупругости ферромагнитных тел„обладавших льезоуэгнитнани ш мэгнигострикционньшн свойствами предложени в рабитах А.И„Ахиеавр8,К„Б.Влэсове,В<,БрауйЭ,&.Тир»> стен8, Рэо Н,-Синь в других» Вопроси существования и распространения различных типов объемных и поверхностных волн в указанных средах на основе линеаризованных уравнений п соотношений этих теорий рассмотрены в работах Г.ЕоБагдасаряна, 3„НЛаноян8Д„Ас Санояна, &.П„П8реке и др, Вопросы же мвгнитоупругости для других направлений механики деформируемого твердого тела в случае лье-зомагнитных и магнитострикционных материалов иало изучены«Среди неизученных волрсзов особое место, по свое?, научной ш прикладной значимости, ззвимеит задачи исследования динамических явле-ний в слоистых ызгнитострикционных тоиних телах, взэимодейст-вущих с внешними вестеционэрными ывгвитньши полями о Здесь имеются только две работы, в которых рассматривается случай бесконечней пластинки, совершающей едномерные колебания,причем 8 работе Б„Н,0адитюза, В „Д„Бодтэчевэ,' В „В „Тараканова - трех-саойну» уагвитоехгккцковву» пластинку в продольном неотвционар-аом.м8гнигном поле, s в райте А„Тврстен8 - однослойную, в поперечном постоянном магнитной поле. Не изучены вопросы изгиба и сзвтаческоа устойчивости составной иэгнитострвкционной плес-їгкхн, оо^'словяенныв присутствием аостоянзого магнитного поля, s тэкхв вопроси си-.аанвыв с возмохноетыз возбуждения вынувдев» 8* коавбезай я сдоастоігмвгвкзгосгракиионноя пластинке при по-
_ 5 -
нощи эзстзционэрного поперечного магнитного поля (такая вознож- вовгъ в случае продольного магнитного поля качественно,, без учете индуцированных объемных а пов&рхноетных сил магнитного происхождения установлена в работе Б Н .Филиппова». В»Д.Болтэче-вз8 В.В .Тараканова)» В связи о этим разработка методов исследования широкого спектра вопросов устойчивости и колебаний мэгни-тострикционных элементов типа йл"їтйн й оболочек является актуальной с
Цель работы» Исходя из основных долокэний линейной теории ы8Гййтоупругосги мегяитострикциовных ферромагнитных срод И ТИ-потезы недефорыируемых нор~эдей„ получить дзумерную сиетеиу уравнений и соответствующие т граничные условия, моделирующие поведение маг витое трикщюнных двухслойных пластин в магнитном появо На'основе сформулированной начально граничной задачи исследовать возможности возбуждения вынужденных колебаний» изгиба и статической неустойчивости -составной віагнитострикционноа пластинки при поыощй магнитного поля» Исследовать влияние неоднород- -ного строения плэетиян и ивгяитострикционных свойств ее слоев на характеристики выявленных иэгнятоупругих процессов взаииодей» ствия механических."немагнитных полей»
Научная новизна. Разработана методика исследования колебаний и устойчявосги ферромагнитных мэгвитоетрикциошшх пластин з стационарных и нестационарных магнитных полях. Лродлоленнэя методик;; позволила поставить и решить.ряд конкретніше, задач ете-и» ческой, устойчивости, изгиба и вынужденных ,КОЛебеНИЙ'ГМ8ГНИТОС2рШ(-ционных пластин под действием магнитного яВля» Выявлены характерные особенности и-'венные ддя практического применения эффекты взаимодействия ыагнитоотрикцйонных*плэстин с магнитным полем» Показано, что благодаря неоднородному строению пластинки и маг-ыитострикционным свойст&эа ее слоев воьложны изгиб и возбуждение пчперечь-х вынужденных колебаний двухслойной ыагнигострик-ционной пластинки при помощи постоянного и гармонического во времени мэгнитнах полей,соответотзонно, Показано также, что присутствие постоянного мэгннть'ого поля мо;яет привести к потере статической устойчивости однослойной иагнитостракционной пластинки»
Практическая ценность работы состоит в разработке просых.
и элективных методов расчета характеристик колебаяг і и устойчивости иагнктоса'рінсціїоагшх акаот'лн z иать.'лнеи поле. Реьуль-
- б -
sain, полеченные в работе, могут служить основой для создания приборов и аппаратов звуковой и ультразвуковой техники, нзйтй применение при решении новых задач устойчивости, изгиба в колебаний иагнитострикционных тонких тел в магнитном поде, а хавке в ряде прикладных задач электроникл, радиотехники, где составные магнитострикционвые элементы используются в качестве акустичес- . ках излучателей и приемников, чувствительных элементоввоспринимающих магнитомеханические воздействия.
Обоснованность и достоверность. Все научные положение и выводы диссертационной работы физически и математически обоснованы й для приложения достоверна. Достоверность полученных результатом базируется на принятых а основу точных уравнениях и соотношениях механики и электродинамики сллошных сред, a tasm ва качественной соответствии результатов с физической сущностью рассматриваемых задач.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались а обсуждались: на семинарах Института механики АН Ардіенаи (I9S7-I988); во всесоюзной школе-семинаре "Проблемы динамики взаимодействия деформируемых сред"(Ьюракаа,,1990); ва третьей конференции "ііеханика неоднородных струнтурв(Львов0 1991); на всесоюзной совеїдаиии-семинаре "Инженерно-физические проблемы новой техники" (ііосква,1990).
Публикации. Но геие диссертации олубликоввно 5 рабої.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и ос новик:: выводов, изложен них на 127 страницах основного машинописного теките. Работа содержит -5 рисунка а в таблиц, список литературы хз4 наименования.