Signorini muammosi - Signorini problem - Wikipedia

The Signorini muammosi bu elastostatiklar muammo chiziqli elastiklik: bu topishdan iborat elastik muvozanat konfiguratsiya ning anizotrop bir hil bo'lmagan elastik tanasi, a ga tayanib qattiq ishqalanishsiz sirt va faqat unga bo'ysunadi ommaviy kuchlar. Ism tomonidan yaratilgan Gaetano Fichera ustozini hurmat qilish, Antonio Signorini: u tomonidan yaratilgan asl ism noaniqlik bilan bog'liq muammo chegara shartlari.

Tarix

Klassik Signorini muammosi: nima bo'ladi muvozanat konfiguratsiya sharsimon shakldagi to'q sariq rangdan elastik tanasi ko'kka suyanib qattiq ishqalanishsiz samolyot ?

Muammo sabab bo'ldi Antonio Signorini da o'qitiladigan kurs davomida Istituto Nazionale di Alta Matematica 1959 yilda, keyinchalik maqola sifatida nashr etilgan (Signorini 1959 yil ), avvalgi qisqa ekspozitsiyani kengaytirib, u 1933 yilda nashr etilgan eslatmada bergan. Signorini (1959), p. 128) o'zi buni chaqirdi noaniqlik bilan bog'liq muammo chegara shartlari,[1] chunki ikkita muqobil to'plam mavjud chegara shartlari echim qoniqtirishi kerak har qanday berilgan bo'yicha aloqa nuqtasi. Muammoning bayoni nafaqat o'z ichiga oladi tengliklar Biroq shu bilan birga tengsizlik va emas apriori har bir nuqtada chegara shartlarining ikkita to'plamidan nimasi qondirilganligi ma'lum. Signorini muammo borligini aniqlashni so'radi yaxshi holatga keltirildi yoki jismoniy ma'noda emas, ya'ni uning echimi mavjud bo'lsa va noyob bo'lsa yoki bo'lmasa: u aniq yoshlarni taklif qildi tahlilchilar muammoni o'rganish.[2]

Gaetano Fichera va Mauro Pikon kursda qatnashdi va Fichera muammoni o'rganishni boshladi: chunki u nazariyasida shunga o'xshash muammolarga havola topmadi chegara muammolari,[3] dan boshlab unga yaqinlashishga qaror qildi birinchi tamoyillar, xususan virtual ishlash printsipi.

Fichera tomonidan olib borilgan tadqiqotlar davomida Signorini sog'lig'ida jiddiy muammolarga duch kela boshladi: baribir u o'limidan oldin o'z savoliga javobni bilmoqchi edi. Pikon, Signorini bilan mustahkam do'stlik bilan bog'lanib, Ficherani ta'qib qilishni boshlagan: Ficheraning o'zi, xuddi shu kabi his-tuyg'ular bilan Signorini bilan bog'lanib, 1962 yilning so'nggi oylarini tashvishli kunlar deb bilgan.[4] Va nihoyat, 1963 yil yanvar oyining birinchi kunlarida Fichera noaniq chegara sharti bilan muammoning o'ziga xos echimi borligini to'liq isbotlab bera oldi va uni ustozini sharaflash uchun "Signorini muammosi" deb atadi. Keyinchalik tadqiqot e'lonlari, keyinchalik (Fichera 1963 yil ), yozilgan va Signoriniga o'limidan bir hafta oldin topshirilgan. Signorini o'zining savoliga echim topilganidan juda mamnunligini bildirdi.

Bir necha kundan so'ng, u bilan suhbat chog'ida oilaviy shifokor Damiano April, Signorini unga shunday dedi:[5]

  • "Il mio discepolo Fichera mi ha dato una grande soddisfazione".[6]
  • "Ma Lei ne ha avute tante, Professore, durante la Sua vita",[7] - deb javob berdi doktor April, ammo keyin yana Signorini javob berdi:
  • "Ma questa è la più grande."[8] Va bu uning so'nggi so'zlari edi.

Ga binoan Antman (1983), p. 282) Signorini muammosining echimi maydonining tug'ilishiga to'g'ri keladi variatsion tengsizliklar.

Muammoning rasmiy bayoni

Ushbu bo'limning mazmuni va quyidagi kichik bo'limlar davolashni diqqat bilan kuzatib boradi Gaetano Fichera yilda Fichera 1963 yil, Fichera 1964b va shuningdek Fichera 1995 yil: uning muammoni chiqarishi boshqacha Signorini U bitta narsani hisobga olmaydi siqilmaydigan jismlar va samolyotda dam olish sirt, Signorini kabi.[9] Muammo quyidagilarni topishdan iborat joy almashtirish vektori dan tabiiy konfiguratsiya ning anizotrop bir hil bo'lmagan elastik tanasi bu yotadi a kichik to'plam uchtadano'lchovli evklid fazosi kimning chegara bu va kimning ichki normal bo'ladi vektor , a ga tayanib qattiq ishqalanishsiz sirt kimning aloqa sirt (yoki umuman ko'proq murojaat qiling o'rnatilgan ) va faqat unga bo'ysunadi tana kuchlari va sirt kuchlari erkin (ya'ni dam olish yuzasi bilan aloqa qilmaslik) yuzasida qo'llaniladi : to'plam va aloqa yuzasi tananing tabiiy konfiguratsiyasini tavsiflaydi va apriori ma'lum. Shuning uchun tanani umumiy qondirish kerak muvozanat tenglamalari

(1)     

yordamida yozilgan Eynshteyn yozuvlari keyingi rivojlanishda hamma kabi, oddiy chegara shartlari kuni

(2)     

va quyidagi ikkita to'plam chegara shartlari kuni , qayerda bo'ladi Koshi stressining tensori. Shubhasiz, tana kuchlari va sirt kuchlari o'zboshimchalik bilan berilishi mumkin emas, lekin ular tanani muvozanat konfiguratsiyasiga erishish uchun ular shartni qondirishi kerak: bu holat keyingi rivojlanishda aniqlanadi va tahlil qilinadi.

Aniq bo'lmagan chegara shartlari

Agar har qanday teginuvchi vektor uchun aloqa o'rnatilgan , keyin har birida noaniq chegara sharti nuqta ushbu to'plamning quyidagi ikkita tizimi bilan ifodalanadi tengsizlik

(3)          yoki     (4)     

Keling, ularning ma'nosini tahlil qilaylik:

Ushbu faktlarni bilish, shartlar to'plami (3) uchun amal qiladi ochkolar ning chegara tanasining qaysi bunday qilma qoldiring aloqa o'rnatilgan ichida muvozanat konfiguratsiyasi, chunki, birinchisiga ko'ra munosabat, joy almashtirish vektori yo'q komponentlar sifatida yo'naltirilgan normal vektor , ikkinchi munosabat bo'yicha esa kuchlanish vektori tarkibiy qismga ega bo'lishi mumkin normal vektor sifatida yo'naltirilgan va xuddi shunday narsaga ega sezgi. Shunga o'xshash tarzda, shartlar to'plami (4) tananing chegaralari nuqtalariga tegishli qoldiring muvozanat konfiguratsiyasida o'rnatiladi, chunki siljish vektori tarkibiy qismga ega normal vektor sifatida yo'naltirilgan , esa kuchlanish vektori tarkibiy qismlarga ega emas normal vektor sifatida yo'naltirilgan . Ikkala shartlar to'plami uchun ham kuchlanish vektori aloqa ga muvofiq o'rnatilgan gipoteza tana qattiq holatda yotadi ishqalanishsiz sirt.

Har bir tizim a ni ifodalaydi bir tomonlama cheklash, jismoniy jihatdan mumkin emasligini ifoda etadigan ma'noda elastik tanasi uning joylashgan yuzasiga kirib borish: noaniqlik nafaqat noma'lum qiymatlarda, balkinol miqdori qoniqtirishi kerak aloqa to'siq, shuningdek, agar bu to'plamga tegishli nuqta chegara shartlari tizimini qondirsa, u priori ma'lum emasligi (3) yoki (4). Ballar to'plami qaerda (3) qoniqtirsa, deyiladi qo'llab-quvvatlash sohasi elastik tananing , uning esa hurmatni to'ldiring deyiladi ajratish maydoni.

Yuqoridagi formulalar umumiy beri Koshi stressining tensori ya'ni konstitutsiyaviy tenglama ning elastik tanasi aniq ko'rsatilmagan: u xuddi shu tarzda qabul qilinadi gipoteza ning chiziqli elastiklik yoki ularning chiziqsiz elastiklik. Biroq, quyidagi voqealardan ko'rinib turibdiki, muammo o'z-o'zidan chiziqli emas, shuning uchun taxmin qilish a chiziqli kuchlanish tensori muammoni soddalashtirmaydi.

Signorini va Fichera formulalaridagi stress tensorining shakli

Shakl Signorini va Fichera uchun elastik potentsial energiya quyidagilar (oldingi ishlanmalardagi kabi, Eynshteyn yozuvlari qabul qilingan)

qayerda

  • bo'ladi elastiklik tenzori
  • bo'ladi cheksiz kichik kuchlanish tenzori

The Koshi stressining tensori shuning uchun quyidagi shaklga ega

(5)     

va shunday chiziqli cheksiz minimal kuchlanish tenzori tarkibiy qismlariga nisbatan; ammo, u emas bir hil na izotrop.

Muammoning echimi

Signorini muammosining rasmiy bayonoti bo'limiga kelsak, ushbu bo'limning mazmuni va unga qo'shilgan kichik bo'limlar quyidagicha muomala qilinadi. Gaetano Fichera yilda Fichera 1963 yil, Fichera 1964b, Fichera 1972 yil va shuningdek Fichera 1995 yil: shubhasiz, ekspozitsiyada muammoni hal qilish uchun mavjudlik va noyoblikni isbotlashning asosiy bosqichlariga e'tibor qaratilgan. (1), (2), (3), (4) va (5), texnik tafsilotlardan ko'ra.

Potentsial energiya

Fichera tahlilining birinchi bosqichi, shuningdek tahlilining birinchi bosqichi Antonio Signorini yilda Signorini 1959 yil ning tahlili potentsial energiya, ya'ni quyidagilar funktsional

(6)      

qayerda ga tegishli o'rnatilgan ning qabul qilinadigan siljishlar ya'ni to'plami siljish vektorlari tizimini qondirish chegara shartlari (3) yoki (4). Uch atamaning har birining ma'nosi quyidagicha

Signorini (1959), 129-133-betlar) yo'l qo'yiladigan joy o'zgarishini isbotlay oldi qaysi minimallashtirish ajralmas noaniq chegara shartlari bilan muammoning echimi (1), (2), (3), (4) va (5), agar u funktsiya qo'llab-quvvatlanadi ustida yopilish to'plamning : ammo Gaetano Fichera sinfini berdi qarshi misollar ichida (Fichera 1964b, 619-620-betlar), umuman olganda, yo'l qo'yiladigan siljishlar emasligini ko'rsatmoqda silliq funktsiyalar ushbu sinfning. Shuning uchun, Fichera minimallashtirishga harakat qiladi funktsional (6) kengroq funktsiya maydoni: bunda u avval hisoblaydi birinchi o'zgarish (yoki funktsional lotin ) da berilgan funktsional Turar joy dahasi izlanuvchanlik darajasining minimallashtirilishini , keyin esa undan kattaroq yoki teng bo'lishini talab qiladi nol

Quyidagi funktsiyalarni aniqlash

va

oldingi tengsizlik deb yozish mumkin

(7)      

Bu tengsizlik variatsion tengsizlik Signorini muammosi uchun.

Shuningdek qarang

Izohlar

  1. ^ Italyancha: Problema con ambigue Condizioni al contorno.
  2. ^ Da aytilganidek (Signorini 1959 yil, p. 129).
  3. ^ Qarang (Fichera 1995 yil, p. 49).
  4. ^ Ushbu dramatik vaziyat tasvirlangan Fichera (1995), p. 51) o'zi.
  5. ^ Fichera (1995), p. 53) remembbresdan keyin epizod haqida xabar beradi Mauro Pikon: yozuvni ko'ring "Antonio Signorini "batafsil ma'lumot uchun.
  6. ^ Ingliz tili: Shogirdim Fichera menga katta mamnuniyat bag'ishladi.
  7. ^ Ingliz tili: Ammo hayotingizda ko'p bo'lgan, professor, sizda ko'p bo'lgan.
  8. ^ Ingliz tili: Ammo bu eng buyuk narsa.
  9. ^ Qarang Signorini 1959 yil, p. 127) asl yondashuv uchun.

Adabiyotlar

Tarixiy ma'lumotlar

  • Antman, Styuart (1983), "Tahlilda elastiklik ta'siri: zamonaviy o'zgarishlar", Amerika Matematik Jamiyati Axborotnomasi, 9 (3): 267–291, doi:10.1090 / S0273-0979-1983-15185-6, JANOB  0714990, Zbl  0533.73001.
  • Duvaut, Jorj (1971), "Problèmes unilatéraux en mécanique des milieux continus" (PDF), Actes du Congrès International des mathématiciens, 1970 yil, ICM protsesslari, Mathématiques appliquées (E), Histoire et Enseignement (F) - 3-jild, Parij: Gautier-Villars, 71-78 betlar. Ushbu sohani tavsiflovchi qisqacha tadqiqot so'rovi.
  • Fichera, Gaetano (1972), "Bir tomonlama cheklovlar bilan elastiklikning chegara muammolari", in Flygge, Zigfrid; Truesdell, Klifford A. (tahr.), Festkörpermechanik / Qattiq jismlar mexanikasi, Handbuch der Physik (Fizika ensiklopediyasi), VIa / 2 (qog'ozli qog'oz 1984 yildagi nashr), Berlin–Geydelberg -Nyu York: Springer-Verlag, 391-424 betlar, ISBN  0-387-13161-2, Zbl  0277.73001. Bir tomonlama cheklovlar bilan bog'liq muammolar to'g'risida ensiklopediya yozuvlari (sinf chegara muammolari uchun Signorini muammosi tegishli) u uchun yozgan Handbuch der Physik tomonidan taklifnoma bo'yicha Klifford Truesdell.
  • Fichera, Gaetano (1995), "La nascita della teoria delle disequazioni variazionali ricordata dopo trent'anni", Incontro Scientifico italo-spagnolo. Rim, 21 ottobre 1993 yil, Atti dei Convegni Lincei (italyan tilida), 114, "Roma": Accademia Nazionale dei Lincei, 47-53 betlar. Variatsion tengsizlik nazariyasining tug'ilishi o'ttiz yildan so'ng esga olingan (Sarlavhaning inglizcha tarjimasi) - variatsion tengsizliklar nazariyasining boshlanishini uning asoschisi nuqtai nazaridan tavsiflovchi tarixiy maqola.
  • Fichera, Gaetano (2002), Opere storiche biografiche, tarqatuvchi (italyan tilida), "Napoli": Giannini, p. 491. "Tarixiy, biografik, tarqatuvchi asarlar"ingliz tilidagi tarjimasida: Gaetano Ficheraning deyarli barcha asarlarini to'plagan jild matematika tarixi va ilmiy nashr.
  • Fichera, Gaetano (2004), Opera skeleti, Firenze: Edizioni Cremonese (tomonidan tarqatilgan Unione Matematica Italiana ), XXIX + 432-betlar (1-jild), VI + 570-betlar (2-jild), VI + 583-betlar (3-jild), arxivlangan asl nusxasi 2009-12-28 kunlari, ISBN  88-7083-811-0 (1-jild), ISBN  88-7083-812-9 (2-jild), ISBN  88-7083-813-7 (3-jild). Gaetano Ficheraning "Tanlangan asarlar": uning eng muhim matematik ishlarini to'plagan uchta jild, biografik eskiz bilan Olga A. Oleinik.
  • Signorini, Antonio (1991), Opera skeleti, Firenze: Edizioni Cremonese (tomonidan tarqatilgan Unione Matematica Italiana ), XXXI + 695-betlar, arxivlangan asl nusxasi 2009-12-28 kunlari. "Tanlangan asarlar"Antonio Signorini: uning eng muhim asarlarini kirish va sharh bilan to'plagan jild Juzeppe Grioli.

Ilmiy-tadqiqot ishlari

  • Fichera, Gaetano (1963), "Sul problema elastostatico di Signorini con ambigue Condizioni al contorno", Rendiconti della Accademia Nazionale dei Lincei, Classe di Scienze Fisiche, Matematiche e Naturali, 8 (italyan tilida), 34 (2): 138–142, Zbl  0128.18305. "Aniq bo'lmagan chegara sharoitlari bo'lgan Signorini-ning elastostatik muammosi to'g'risida"(Sarlavhaning inglizcha tarjimasi) - bu Signorini muammosining echimini e'lon qiluvchi va tavsiflovchi qisqa tadqiqot eslatmasi.
  • Fichera, Gaetano (1964a), "Problemi elastostatici con vincoli unilaterali: il problema di Signorini con ambigue Condizioni al contorno", Memorie della Accademia Nazionale dei Lincei, Classe di Scienze Fisiche, Matematiche e Naturali, 8 (italyan tilida), 7 (2): 91–140, Zbl  0146.21204. "Bir tomonlama cheklovlar bilan elastostatik muammolar: noaniq chegara shartlari bilan Signorini muammosi"(Sarlavhaning inglizcha tarjimasi) bu erda birinchi qog'oz mavjudlik va o'ziga xoslik teoremasi chunki Signorini muammosi isbotlangan.
  • Fichera, Gaetano (1964b), "Bir tomonlama cheklovlar bilan elastostatik muammolar: noaniq chegara shartlari bilan Signorini muammosi", Seminari dell'istituto Nazionale di Alta Matematica 1962-1963, Rim: Edizioni Cremonese, 613–679 betlar. Oldingi maqolaning ingliz tilidagi tarjimasi.
  • Signorini, Antonio (1959), "Questioni di flexibleità non linearizzata e semilinearizzata" [Chiziqsiz va yarim chiziqli elastiklikdagi mavzular], Rendiconti di Matematica elektron sudga murojaat qilish, 5 (italyan tilida), 18: 95–139, Zbl  0091.38006.

Tashqi havolalar