वर्चुअल वर्क बनाम प्रिंसिपल ऑफ़ कास्टिग्लिअनो (सेकंड) प्रमेय


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मेरी नज़र ऑनलाइन थी और कुछ साहित्य में हालांकि मुझे दो अलग-अलग तरीकों के लिए एक अच्छी तुलना नहीं मिली। वे दोनों एक निरंतरता में एक बिंदु पर विस्थापन और ढलान (थीटा द्वारा रोटेशन) के निर्धारण के लिए उपयोग किए जाते हैं। पूर्व एक आभासी इकाई बल का उपयोग करता है जो तत्व में तनाव ऊर्जा के बराबर होता है (जब ब्याज के विस्थापन से गुणा किया जाता है) और बाद वाला एक आभासी बल के संबंध में अंतर का उपयोग करता है जो शून्य पर जाता है।

कौन सा अधिक कुशल है और कौन सा अधिक सटीक है? कास्टिग्लिआनो या इसके विपरीत वर्चुअल वर्क का चयन क्यों करेगा?


गणितीय अर्थ में वे दोनों "सटीक" हैं, लेकिन व्यवहार में आंतरिक तनाव, तनाव और तनाव ऊर्जा को खोजने के लिए आमतौर पर कुछ अनुमान हैं। (सरल उदाहरण: यूलर-टिमेंको बीम सिद्धांत किसी भी वास्तविक इंजीनियरिंग संरचना के लिए "सटीक" नहीं है!)
एलेफ़ेज़रो

वैसे मुझे आश्चर्य है कि कौन सा विश्लेषण में अधिक व्यावहारिक और अधिक कुशल साबित होता है। मुझे पता है कि एफई सॉफ्टवेयर क्या है (उदाहरण: ANSYS) आभासी काम का उपयोग करने के लिए लगता है और मुझे लगता है कि यह समझ में आता है क्योंकि आपको कैटिग्लिआनो के साथ संख्यात्मक भिन्नता की आवश्यकता नहीं है जो कि इसका एक कारण हो सकता है। बस के रूप में उत्सुक क्यों कारणों की तरह एक दूसरे पर एहसान होगा। बीमों के लिए, मुझे पता है कि यूलर-बर्नौली बीम काफी लोकप्रिय है और यूलर-टिमेंको को लंबे बीम के लिए काम नहीं लगता है, हालांकि मैंने सुना है कि इसका उपयोग कुछ समायोजन के साथ कंपन में किया जाता है जो इसे एक बेहतर उत्तेजना बनाता है।
thephysicsguy

मुझे यह आभास नहीं है कि कास्टिग्लिआनो का प्रमेय ठोस यांत्रिकी से परे लागू होता है। दूसरी ओर, आभासी कार्य कई अन्य pde मॉडल तक फैले हुए हैं, जैसे कि ऊष्मा चालन और यहाँ तक कि द्रव प्रवाह।
पॉल

अच्छा चलो इसे ठोस यांत्रिकी के भीतर रखें। कैस्टिग्लिआनो की प्रमेय का आविष्कार रेल इंजीनियर ने किया था। तो संरचनात्मक विश्लेषण के संदर्भ में कौन बेहतर करता है और क्यों? द्रव यांत्रिकी और गर्मी हस्तांतरण सभी एक साथ काफी भिन्न होते हैं और वे आमतौर पर इस तरीके से ऊर्जा विधियों को नियोजित नहीं करते हैं, उन क्षेत्रों में अधिक दिलचस्प क्षेत्र समीकरण और बिंदु-वार समाधान हैं। हालाँकि हाँ एक संख्यात्मक सांत्वना अभी भी आभासी काम का उपयोग कर सकता है जो मुझे लगता है, निश्चित नहीं है।
दिफ्फिसियूगी

जवाबों:


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संक्षिप्त उत्तर: कास्टिग्लिआनो एक बड़े जटिल ढांचे में कुछ प्रमुख बिंदुओं पर तेजी से सटीक समाधान देता है, जबकि आभासी कार्य जटिल प्रणालियों के लिए उपयोग करने योग्य अनुमानित मॉडल देता है जो अन्यथा अकल्पनीय होगा।

Castigliano के प्रमेय और आभासी काम एक ही गणितीय सिक्के के दो पहलू हैं। कैस्टिग्लिआनो के तरीके आभासी काम से पहले होते हैं, लेकिन आभासी काम के मूल सिद्धांतों को शुरू करते हैं। यह आभासी काम का आधा हिस्सा बनाता है, जहां विस्थापन को रैखिक विश्लेषण के माध्यम से हल किया जा सकता है, लेकिन हम उत्तर को तेजी से प्राप्त करने के लिए आभासी काम का उपयोग करते हैं। आभासी काम का वर्णन बाद के आधे हिस्से के लिए किया जाता है, जहां हम विस्थापन को रेखीय विश्लेषण (अंतर समीकरणों को हल किए बिना और गुणांकों के झुंड में फेंकने के बिना) को हल नहीं कर सकते थे, और हम एक अच्छा अनुमानित उत्तर खोजने के बजाय आभासी काम पर भरोसा करते हैं, जो कई लोगों को दिखाते हैं। सीमा की स्थिति।

जैसा कि ऊपर कहा गया है, कैस्टिग्लियानो की विधि के लिए इंजीनियर क्या उपयोग करते हैं, के सबसे मुख्य अनुप्रयोग, मुख्य सिद्धांत का उपयोग करना है जो रैखिक लोचदार बीम या ट्रस सिद्धांत से जाना जाता है (इसका उपयोग इन संरचनाओं के लिए कई पहलुओं में किया जा सकता है), और जल्दी से एक संरचना के लिए हल करें। अत्यधिक असामान्य बलों के अधीन। बलों के लिए एक समीकरण सांख्यिकीय रूप से निर्धारित संरचना के कई अज्ञात बलों के संदर्भ में लिखा जाता है, और फिर अज्ञात बलों को हटा दिया जाता है। अज्ञात (या असामान्य, लेकिन ज्ञात) बलों में से एक को लागू किया जाता है, और रैखिक मॉडल और टेबलएकल बलों के लिए उपयोग किया जाता है जो हमें संरचना में विभिन्न बिंदुओं पर वास्तविक विस्थापन के बारे में बता सकता है। एकल बल 500 न्यूटन प्रति बल मूल न्यूटन या 5 न्यूटन प्रति रिएक्शन बिंदु पर हो सकता है। यह दर्ज है। अज्ञात बल हटा दिया जाता है, और एक नया बल जोड़ा जाता है, और परीक्षण किया जाता है। एक बार जब ये सभी प्रतिक्रियाएं और बल मिल जाते हैं, तो Castigliano की विधि तब पूरी तरह से लोड-स्थिति के लिए अंतिम विक्षेपण के लिए क्या हल कर सकती है, जो हल किए गए लोड-राज्यों की तालिका में नहीं मिल सकता है। यह उस मामले में विशेष रूप से उपयोगी है जहां लोचदार समर्थन होते हैं, उस विक्षेप का समर्थन करते हैं कि वे कितना बल लागू करते हैं, जो किसी भी वास्तविक प्रणाली में होता है। इस दृष्टिकोण की एकमात्र सीमा यह है कि टेबल कितने विस्तृत हैं, और सुपरपोजिशन का सिद्धांत। जब तक सिस्टम को सुपरपोजिशन का उपयोग करके इलाज किया जा सकता है,

वर्चुअल वर्क का सिद्धांत इस सिद्धांत से परे है - यह विचार केवल अज्ञात गुणांक वाले विस्थापन के लिए एक समीकरण लिखने के लिए है । यह गवर्निंग डे का समाधान हो सकता है, या यह पूरी तरह से गलत हो सकता है, लेकिन इसे सभी सीमाओं की स्थिति (बिंदु ए पर, विस्थापन 0, आदि) को हल करने में सक्षम होने की आवश्यकता है। बीम के लिए, विस्थापन समीकरण के दूसरे व्युत्पन्न परिणाम को पल समीकरण में, तीसरे परिणाम को कतरनी समीकरण में लेते हैं। प्लेटों और अन्य निरंतरता के लिए, विस्थापन तनाव की लंबाई लंबाई है। किसी भी तनाव शब्द को कठोरता टेंसर के रूप में लिखा जा सकता हैतनाव का समय, इसलिए पूरे आभासी काम को सिद्धांत रूप में हमारे अज्ञात विस्थापन समीकरण के संदर्भ में व्यक्त किया जा सकता है। इसलिए, काम केवल उन अज्ञात गुणांकों के लिए हल करने के लिए है, जैसे कि वे आभासी काम को कम करते हैं (दोनों स्थिर प्रणालियों के लिए संभावित ऊर्जा, या गतिशील प्रणालियों के लिए संभावित ऊर्जा और गतिज ऊर्जा का योग)।

इसका एक उदाहरण अक्सर परिमित तत्व विश्लेषण के लिए उपयोग किए गए समीकरणों के साथ दिया जाता है, जहां सामान्य रूप से चतुर्थक विस्थापन समीकरणों के बजाय, एक घन समीकरण का उपयोग विस्थापन के लिए किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि हमारे पास घूर्णन के लिए स्वतंत्रता की अधिकतम दो डिग्री और विस्थापन के लिए दो डिग्री की स्वतंत्रता है, इसलिए हमारे पास सबसे अधिक चार अज्ञात गुणांक हैं - एक घन समीकरण। ध्यान दें कि इसका मतलब यह है कि एक FEA को वितरित भार को बिंदु भार में विभाजित करने की आवश्यकता होती है जो घन समीकरण को मूल चतुर्थक के समान विक्षेपण की अनुमति देता है। यही वह कारण है जो एकल तत्वों को मूल चतुर्थक के समान मध्य-काल विक्षेप नहीं दिखाते हैं:

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सुपरपोज़िशन के बिना भी, वर्चुअल वर्क के प्रिंसिपल अभी भी लागू होते हैं, इसलिए जब तक तनाव के संबंध में तनाव में परिवर्तन के लिए आपकी कठोरता तन्यता का हिसाब नहीं देती। यह कठोरता टेंसर के बदले में उपयोग करने के लिए एक स्वतंत्र अज्ञात तनाव समीकरण हो सकता है । इस तरह की विविधता का उपयोग कई क्षेत्रों में इंजीनियरों द्वारा किया जाता है, जिन्हें अपने सिस्टम के गणितीय मॉडल बनाने की आवश्यकता होती है, जो व्यावहारिक रूप से सभी परिमित तत्व विधियों के लिए आधार बनाते हैं। सारांश में, कास्टिग्लिआनो एक बड़े जटिल ढांचे में कुछ प्रमुख बिंदुओं पर तेजी से सटीक समाधान देता है, जबकि आभासी कार्य जटिल प्रणालियों के लिए उपयोग करने योग्य अनुमानित मॉडल देता है जो अन्यथा अकल्पनीय होगा।


एक अलग पैराग्राफ़ मदद के लिए सारांश को विभाजित करना होगा?
जूजा १18

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यह विषय विकि के लिए बहुत अच्छा होगा।
कैटरीना

@ कटरीना - मैं मानूंगी। मेरे 10 वर्षों से, यह सटीक है, लेकिन दोनों के बीच के मतभेदों के बारे में अन्य लोगों के अलग-अलग दृष्टिकोण हो सकते हैं। यह एक जटिल विषय है।
मार्क
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