Большая Советская Энциклопедия (ДИ) - БСЭ БСЭ

  Д. с. тесно связана со статикой сооружений, являющейся основным разделом строительной механики. Вопрос о прочности и долговечности сооружения решается на основе статических (на статические нагрузки) и динамических расчётов. Д. с. использует хорошо разработанные методы статики сооружений, однако существенно их обобщает с помощью Д'Аламбера принципа, вводя в уравнение новое переменное — время. По методам исследования различают Д. с. экспериментальную и теоретическую.

  Экспериментальная Д. с. с помощью опытов в натуре и на моделях изучает динамические нагрузки на сооружения (от стационарных и подвижных машин и механизмов, сейсмические, ветровые, пульсации давления жидкостей и газов в водоводах, котлах и т.п.) и динамические характеристики материалов и конструкций (динамические модули упругости, внутреннее трение и внешние сопротивления, пределы выносливости материалов и соединений конструкций — заклёпочных, сварных и др., пределы прочности и текучести при больших скоростях деформирования, вызываемых мощными ударами), проверяет надёжность расчётных схем сооружений и эффективность способов уменьшения колебаний.

  Теоретическая Д. с., опираясь на результаты исследований экспериментальной Д. с., разрабатывает аналитические и численные методы определения амплитуд вынужденных колебаний (основная проблема Д. с.), а также частот и форм свободных (или собственных) колебаний сооружений. Методы решения основной проблемы зависят от вида динамической нагрузки и расчётной схемы сооружения. По своему виду динамические нагрузки разделяются на детерминированные, изменяющиеся во времени по определённому закону, и случайные, изменяющиеся во времени незакономерно и характеризуемые статистическими величинами. В зависимости от вида расчётной схемы сооружения (балка, ферма, рама, арка, плита, свод, оболочка) применяют соответствующий метод для определения амплитуды колебаний как функции координат точек сооружения. Методы определения частот и форм колебаний зависят только от расчётной схемы сооружения. Знание частот и формы соответствующих колебаний сооружения позволяет ещё до его расчёта на динамическую нагрузку предугадать качественную картину вынужденных колебаний, максимально сократить этот расчёт и выявить невыгодные значения частот периодических нагрузок и продолжительности кратковременных нагрузок.

  Д. с. как наука зародилась в 20-х гг. 20 в.; её возникновение было обусловлено практическими нуждами строительства, значительным увеличением динамических нагрузок на сооружения (повышением мощностей и скоростей движения машин, скоростей подвижных нагрузок и т.д.). Однако развитие Д. с. в эти годы существенно отставало от её теоретической базы — теории колебаний и строительной механики и от фактической информации, доставляемой динамическими испытаниями сооружений и строительных материалов и изучением эксплуатационных и динамических нагрузок.

  Применявшийся в этот период традиционный метод учёта влияния динамической нагрузки (введение в статический расчёт сооружения динамического коэффициента нагрузки) был несовершенным; он игнорировал динамические характеристики сооружений и нагрузок. В 30-х гг. Д. с. стала быстро развиваться, опираясь на экспериментальные данные и достаточно строгую теорию (Д. Д. Баркан, Н. И. Безухов, С. А. Бернштейн, В. В. Болотин, К. С. Завриев, Ю. А. Нилендер, А. Ф. Смирнов, И. М. Рабинович и др.). Успехи вычислительной техники в послевоенное время дали новый толчок развитию Д. с., позволив с помощью ЭВМ практически решать более сложные задачи (Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций — ЦНИИСК, Московский институт инженеров ж.-д. транспорта — МИИТ и др.).

  В 50—60-х гг. в СССР впервые в мировой практике были опубликованы инструкции по динамическому расчёту сооружений (разработанные ЦНИИСК и НИИ оснований и подземных сооружений), отражавшие высокий уровень развития Д. с. в СССР. В эти же годы получили развитие новые важные направления в Д. с.: динамический расчёт конструкций с нелинейными упругими или диссипативными характеристиками (Я. Г. Пановко, Г. С. Писаренко, Е. С. Сорокин и др.), с учётом пластических деформаций (А. Р. Ржаницин и др.), конструкций, лежащих или стоящих на упругом инерционном основании (Н. М. Бородачёв, Б. Г. Коренев и др.), а также сооружений на случайные нагрузки с применением методов статистической динамики или теории случайных процессов (М. Ф. Барштейн, В. В. Болотин, И. И. Гольденблат, Н. А. Николаенко и др.).

  Исследования по вопросам Д. с. публикуются в журнале «Строительная механика и расчёт сооружений» (М., с 1959), в сборнике «Исследования по теории сооружений», в трудах лаборатории динамики ЦНИИСК, кафедры теоретической механики МИИТ и др.

  Лит.: Сорокин Е. С., Динамический расчет несущих конструкций зданий, М., 1956; Смирнов А. Ф., Устойчивость и колебания сооружений, М., 1958; Болотин В. В., Статистические методы в строительной механике, 2 изд., М., 1965; Новацкий В., Динамика сооружений, пер. с польск., М., 1963.

  Е. С. Сорокин.

Динамика численности животных

Дина'мика чи'сленности живо'тных, закономерное изменение числа особей в популяции данного вида на протяжении года (сезонная) или ряда лет (многолетняя); определяется изменениями рождаемости (плодовитости) и смертности особей, а также их перемещениями (эмиграцией или иммиграцией). Д. ч. ж. — видовое приспособление к ритмам изменений местных условий существования. Численность особей медленно размножающихся видов (крупные хищники, копытные и др.), имеющих большую продолжительность жизни, в течение сезона увеличивается незначительно. В отличие от этого, численность животных, приносящих несколько помётов в год и быстро созревающих, может в течение одного года или сезона повыситься во много раз. Так, численность многих видов грызунов в благоприятных условиях возрастает от весны к осени в десятки и сотни раз, а многих видов насекомых, например двукрылых, — даже в тысячи раз. Чем выше плодовитость вида и его способность повышать интенсивность размножения в благоприятных условиях, тем шире возможный диапазон колебаний численности за год. Связь между сезонной и многолетней Д. ч. ж. обусловливается соотношением средней продолжительности жизни и плодовитости, зависящих от морфо-физиологических приспособлений вида к среде обитания и степени присущей ему заботы о потомстве. Советский биолог С. А. Северцов (1941) различал ряд типов Д. ч. ж.: от долговечных, малоплодовитых животных с устойчивой численностью (копытные) до «эфемеров» с крайне неустойчивой численностью, малой продолжительностью жизни и высокой плодовитостью (мелкие грызуны, многие насекомые и др. беспозвоночные). При высокой смертности животных в природных условиях прекращение размножения или снижение его интенсивности приводит к существенному снижению численности популяции, которая восстанавливается при новом подъёме интенсивности размножения и выживания. В благоприятных условиях среды новый период размножения начинается на фоне повышенного уровня численности популяции, что создаёт предпосылки для вспышки численности вида (см. Волны жизни). На размножение и выживание животных оказывают влияние как действующие, так и предшествующие условия существования. Для некоторых видов позвоночных животных (лемминг, некоторые хищные млекопитающие) отмечена известная многолетняя периодичность Д. ч. ж. (максимумы численности повторяются через 3—4 года); есть указания на существование у некоторых видов млекопитающих и насекомых 11-летнего цикла Д. ч. ж., отражающего цикличность солнечной активности (рис.). Периодичность (ритмичность) Д. ч. ж. отчётлива в сравнительно простых биоценозах (тундре, степи, пустыне) и слабее выражена или практически не наблюдается в сложных биоценозах, особенно во влажных тропических лесах.

  В основе Д. ч. ж. как процесса приспособления популяции к местным условиям существования лежат регулирующие механизмы (факторы) трёх типов: индивидуальное приспособление (адаптация), биоценотическая регуляция и популяционная регуляция. Индивидуальные адаптации выражаются в приспособлении обмена веществ к физико-химическим условиям среды (температуре, влажности, газовому составу, солёности и т.п.). Отклонение их от нормы приводит к напряжению (стрессу), с помощью которого организм преодолевает вредное влияние фактора (но лишь до известного предела, после которого наступает гибель животного). Биоценотическая регуляция в основном выражается в отношениях между организмами, служащими пищей, и животными-потребителями (растения и растительноядные животные, хищники и их жертвы, паразиты и хозяева). При популяционно-биоценотической регуляции численность популяции зависит от кормовой базы и плотности популяции или от размеров обитаемого пространства. После падения численности животных возможности развития массовых заболеваний и влияние хищников становятся меньшими, обеспеченность пищей улучшается, и количество животных увеличивается. Вызванное высокой численностью животных ухудшение кормовых и др. условий сказывается отрицательно на их дальнейшем размножении, жизнеспособность отдельных животных снижается. Возникает ситуация, благоприятствующая развитию заболеваний и усилению влияния хищников. Наступает падение численности, обычно до уровня, при котором затраты энергии в процессе кормодобывания не компенсируются потреблённым кормом. Снижение численности животного-потребителя создаёт предпосылки для восстановления численности животных, служащих для него кормом. В основе популяционной регуляции лежат нейро-гуморальные механизмы, тормозящие или ускоряющие (в зависимости от плотности популяции) интенсивность размножения (скорость полового созревания, плодовитость самок, активность самцов и т.п.), подвижность животных и их смертность. Среди факторов, зависящих от плотности, особое значение имеет скорость полового созревания. Популяционные механизмы Д. ч. ж. играют важную роль в жизни как позвоночных, так и беспозвоночных животных. В их основе лежит внутрипопуляционная организация (структура), выражающаяся в существовании группировок особей (семей, стад, стай, колоний, парцелл или делсов), обеспечивающих относительную упорядоченность использования ими территории и достижение некоторой оптимальной плотности размещения особей. Такая организация поддерживается с помощью химических, оптических, акустических, электрических и механических средств сигнализации и связи, используемых не только высшими, но и низшими животными.