Известно, что аналитическими или точными методами можно решить лишь узкий круг частных задач, поэтому при решении рассматриваемой задачи широкое распространение получил целый ряд приближенных аналитических методов особенно вариационных, а так же численных.
1) Точный метод
Точное решение найдено для очень не многих случаев, в том числе для прямоугольной изотропной пластинки свободно опертой по контуру.
2) Вариационный метод
В основу вариационных методов положен принцип Релея, согласно которому собственные значения уравнения определяются по формуле:
любая допустимая функция для данной задачи, т.е. функция четырежды непрерывно дифференцируема, удовлетворяющая условиям граничным и полноты.
S – область ограниченная контуром пластины
при i=1 и условии, что:
является наименьшим собственным значением
соответствующее ему собств. функц.
Если ввести дополнительное условие:
условие ортогональности некоторой допустимой функции функции , то формула будет определять следующее по величине собственное значение , которое больше , а будет соответствующей ему собственной функцией. В общем случае если известны i-1 низших собственных значений и соотв. им ортогональная система функций , то формула будет определять высшее собственное значение. Если – допустимая функция для которой выполняются условия обобщенной ортогональности низшим собственным функциям
|
|
По энергетической форме
пот. и кин. энергии деформации пластины соответственно
Для вычисления экстремумов в диф. уравнении широко используется метод Релея-Ридца.
Для решения этим методом необходимо задать форму колебаний в виде:
допустимые функции задачи
произвольные постоянные должны обеспечивать получение минимальных значений . Условие минимума:
Условие приводят к системе уравнений. Эта система будет иметь не нулевое решение при условии, что её определитель равен нулю. Равенство определителя нулю дает частотное уравнение. На принципе Релея основывается вычислительный метод Бубнова-Галеркина. Форма колебаний задается в виде того же ряда, а для определения произвольных постоянных служит условие:
Условие нетривиальности этой системы приводит к частотному уравнению. Эти методы дают достаточно точные решения для низших частот колебаний. С повышением номера частоты точность падает.