<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">concconc</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Железобетонные конструкции</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Reinforced concrete structures</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2949-1622</issn><issn pub-type="epub">2949-1614</issn><publisher><publisher-name>Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.22227/2949-1622.2025.2.41-57</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">concconc-75</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>COMPUTER MODELLING IN CONSTRUCTION</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Обобщенная теория балки Эйлера – Бернулли с возвратным потенциалом</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Generalized Euler – Bernoulli Beam Theory with Return Potential</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0006-3368-0905</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Нещадимов</surname><given-names>В. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Neshchadimov</surname><given-names>V. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Виктор Александрович Нещадимов, канд. техн. наук, ст. преподаватель кафедры железобетонных и каменных конструкций</p><p>129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26</p><p>ResearcherID: HTS-6654-2023</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Victor A. Neshchadimov, Candidate of Technical Sciences, Senior Lecturer of the Department of Reinforced Concrete and Masonry Structures</p><p>26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337</p><p>ResearcherID: HTS-6654-2023</p></bio><email xlink:type="simple">expertor@internet.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>25</day><month>06</month><year>2025</year></pub-date><volume>10</volume><issue>2</issue><fpage>41</fpage><lpage>57</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Нещадимов В.А., 2025</copyright-statement><copyright-year>2025</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Нещадимов В.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Neshchadimov V.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.g-b-k.ru/jour/article/view/75">https://www.g-b-k.ru/jour/article/view/75</self-uri><abstract><p>В 1744 г. Л. Эйлер, опираясь на идеи Якоба и Даниила Бернулли, сформулировал теорию балки в точной постановке с гипотезой плоских сечений. Позднее П.-С. Жирар линеаризовал кривизну, упростив получение аналитических решений, а Б.П.Э. Клапейрон выразил ее через производные функции прогиба. В результате модель Эйлера – Бернулли разделилась на два класса: линейную (классическую) постановку с кривизной Жирара и так называемую "точную" геометрически нелинейную постановку с кривизной Эйлера – Клапейрона. В настоящей работе показано, что класс геометрически нелинейных задач является методологическим заблуждением. Функция y(x), традиционно интерпретируемая как прогиб, представляет собой развертку топологического пространства на плоскость в декартовой системе и отображает расстояние от топологической абсциссы до нейтральной оси деформированной балки. Начальный участок абсциссы близок к прямолинейному, что оправдывает использование классической модели при малых деформациях. Однако при больших деформациях даже "точная" формула кривизны оказывается некорректной. Введен новый силовой фактор — возвратный потенциал P, который замыкает систему уравнений и связывает углы поворота с внешней поперечной нагрузкой. Обобщение теории балки в прямолинейной и криволинейной (топологической) системах координат с обобщенной переменной i позволило установить глубокую связь между этими расчетными пространствами и восстанавливать точную геометрию балки на основе классических решений Эйлера – Бернулли. Таким образом, работа завершает фундаментальную задачу Якоба Бернулли (1694), в которой линейность и гипотеза плоских сечений сохраняются на всем диапазоне упругой работы.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>In 1744, L. Euler, building on the ideas of Jakob and Daniel Bernoulli, formulated beam theory in an exact formulation with the hypothesis of plane sections. Later, P.-S. Girard linearized the curvature, simplifying the derivation of analytical solutions, and B.P.E. Clapeyron expressed it in terms of derivatives of the deflection function. As a result, the Euler – Bernoulli model split into two classes: the linear (classical) formulation with Girard’s curvature and the so-called "exact" geometrically nonlinear formulation with Euler – Clapeyron curvature. This work demonstrates that the class of geometrically nonlinear problems is a methodological fallacy. The function y(x), traditionally interpreted as the deflection function, is in fact a mapping of a topological space onto a plane in the Cartesian system and describes the distance from the topological abscissa to the neutral axis of the deformed beam. The initial segment of the topological abscissa is nearly rectilinear, which justifies the use of the classical model for small deformations. However, for large deformations, even the "exact" curvature formula proves to be incorrect. A new force component the restoring potential P is introduced, which closes the system of equations and links the rotation angles to the external transverse load. The generalization of beam theory in rectilinear and curvilinear (topological) coordinate systems using a generalized variable i has revealed a deep connection between these computational spaces and enables the reconstruction of the exact geometry of the deformed beam based on classical Euler – Bernoulli solutions. Thus, this work resolves the fundamental problem posed by Jakob Bernoulli (1694), establishing a generalized beam theory in which linearity and the hypothesis of plane sections are preserved throughout the entire range of elastic behavior.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>теория балки Эйлера – Бернулли</kwd><kwd>геометрическая нелинейность</kwd><kwd>возвратный потенциал</kwd><kwd>аналитические решения задач геометрической нелинейности</kwd><kwd>обобщенная теория балки</kwd><kwd>топологическое пространство</kwd><kwd>топологическая абсцесса</kwd><kwd>строительная механика</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>Euler – Bernoulli beam theory</kwd><kwd>geometrical nonlinearity</kwd><kwd>restoring potential</kwd><kwd>analytical solutions to geometrically nonlinear problems</kwd><kwd>generalized beam theory</kwd><kwd>topological space</kwd><kwd>topological abscissa</kwd><kwd>structural mechanics</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Настоящая работа с глубоким уважением посвящается моему учителю академику Российской академии наук, заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук, профессору Макагонову Виктору Александровичу.</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бернулли Я. Кривизна упругой пластины. Ее идентичность с кривизной полотна, натянутого под действием веса. Радиусы кругов касания, выраженные в простейших терминах, вместе с некоторыми новыми теоремами, относящимися к этому вопросу // Acta Eruditorum. 1694. С. 262-276.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bernoulli J. Curvatura Laminae Elastica. Ejus Identitas cum Curvatura Lintei a pondere inclusi studií expansí. Radii Circulorum Osculantium in terminis simplicissimis exhibiti, una cum novis quibusdam Theorematis huc pertinentibus. Acta Eruditorum. 1694; 262-276.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бернулли Я. Решение задачи Лейбница о кривой с равными приближениями и отступлениями от заданной точки посредством выпрямления упругой кривой // Acta Eruditorum. 1694. С. 276-280.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bernoulli J. Solutio problematis Leibnitiani de curva accessibus et recessibus aequalibus a puncto dato, mediante rectificatione curva elastica. Acta Eruditorum. 1694; 276-280.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бернулли Я. Истинная гипотеза сопротивления твердых тел с доказательством кривизны тел, обладающих упругостью // История Королевской академии наук Парижа. 1705 (посмертное изд.). С. 139-150.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bernoulli J. Vpritable hypothqse de la rpsistance des solides, avec la dpmonstration de la courbure des corps qui font ressort. Histoire de l’Acadèmie Royale des Sciences de Paris. 1705; 139-150.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бернулли Я. Построение кривой с равными приближениями и отступлениями, с использованием выпрямления некоторой алгебраической кривой: дополнение к недавно опубликованному решению за июнь // Собрание сочинений Якоба Бернулли. Т. 1. Лозанна; Женева : Марк-Мишель Буске, 1744 (посмертное изд.). С. 608-612.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bernoulli J. Constructio Curvae Accessus et Recessus aequabilis, Ope Rectificationis Curvae cujusdam algebraicae: Addenda nuperæ solutioni Mensis Junii. Opera Omnia, Tomus I. Lausanne; Geneva, Marcum-Michaelem Bousquet, 1744; 608-612.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бернулли Д. Размышления и пояснения о новых колебаниях струн, изложенные в мемуарах Академии за 1747 и 1748 годы // История Королевской академии наук и изящной словесности Берлина с мемуарами за тот же год, взятыми из регистров этой академии. Берлин : Королевская академия наук и изящной словесности, 1753 (опубл. в 1755). Т. 9. С. 147-172.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bernoulli D. Rpflexions et pclaircissemens sur les nouvelles vibrations des cordes expospes dans les mpmoires de l’Acadpmie de 1747 &amp; 1748. Histoire de l’Acadèmie Royale des Sciences et des Belles Lettres de Berlin avec les Mèmoires pour la même annèe, tirez des registres de cette Acadèmie. 1755; 9:147-172.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бернулли Д. О смешении нескольких видов простых изохронных колебаний, которые могут сосуществовать в одной и той же системе тел // История Королевской академии наук и изящной словесности Берлина с мемуарами за тот же год, взятыми из регистров этой академии. Берлин : Королевская академия наук и изящной словесности, 1753 (опубл. в 1755). Т. 9. С. 173-195.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bernoulli D. Sur le mplange de plusieurs espqces de vibrations simples isochrones, qui peuvent coexister dans un mrme systqme de corps. Histoire de l’Acadèmie Royale des Sciences et des Belles Lettres de Berlin avec les Mèmoires pour la même annèe, tirez des registres de cette Acadèmie. 1755; 9:173-195.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бернулли Д. Письмо № 15 к Л. Эйлеру от 24 мая 1738 г. // Переписка по математике и физике некоторых знаменитых геометров XVIII века / под ред. П.Н. Фусса. СПб. : Императорская Академия наук, 1843. Т. 2. С. 446-448.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bernoulli D. Letter No. 15 to L. Euler, dated May 24, 1738. In: Fuss P.H. (ed.). Correspondence on Mathematics and Physics of Some Famous Geometers of the 18th Century. Vol. 2. Saint Petersburg, Imperial Academy of Sciences, 1843; 446-448.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Эйлер Л. Метод нахождения кривых линий, обладающих свойствами максимума или минимума, или решение изопериметрической задачи, взятой в самом широком смысле. Лозанна; Женева : Марк-Мишель Буске, 1744.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Euler L. Methodus inveniendi lineas curvas maximi minimive proprietate gaudentes, sive solutio problematis isoperimetrici latissimo sensu accepti. Lausanne; Geneva, Marcum-Michaelem Bousquet, 1744.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Жирар П.С. Аналитическое исследование сопротивления твердых тел и тел равной прочности, с приложением ряда новых опытов о прочности и упругости древесины дуба и пихты. Париж : Фирмен Дидо; Дюпон, 1798. 48 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Girard P.S. Traitp analytique de la rpsistance des solides, et des solides d’pgale rpsistance. Auquel on a joint une suite de nouvelles expèriences sur la force, et l’èlasticitè spècifiques des bois de chêne et de sapin. Paris, Firmin Didot &amp; Du Pont, 1798; 48.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Тодхантер И. История теории упругости и сопротивления материалов: от Галилея до настоящего времени. Т. 1: От Галилея до Сен-Венана (1639-1850) / под ред. К. Пирсона. Лондон : Cambridge University Press, 1886. 950 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Todhunter I. A History of the Theory of Elasticity and of the Strength of Materials: From Galilei to the Present Time. Vol. 1: Galilei to Saint-Venant, 1639±1850. Edited and completed by Karl Pearson. London, Cambridge University Press, 1886; 950.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Навье К.-Л.-М.-А. Краткое изложение лекций, прочитанных в Школе мостов и дорог по применению механики к сооружению конструкций и машин. Париж : Фирмен Дидо, 1826. 500 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Navier C.-L.-M.-H. Rèsumè des leçons donnèes à l'École des ponts et chaussèes sur l'application de la mècanique à l'ètablissement des constructions et des machines. Paris, Firmin Didot pqre et fils, 1826; 500.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Клапейрон Б.П.Э. Внутреннее сопротивление твердых тел // Журнал Политехнической школы. 1857. Т. 24. С. 1-233.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Clapeyron B.P.E. Mpmoire sur la rpsistance intprieure des corps solides (On the internal resistance of solid bodies). Journal de l'École Polytechnique. 1857;24:1-233.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Френе Ж.Ф. О кривых двойной кривизны // Журнал чистой и прикладной математики. 1847. Т. 17. С. 437-447.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Frenet J. F. Sur les courbes â double courbure. Journal de Mathèmatiques Pures et Appliquèes. 1847; 17:437-447.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Тимошенко С.П. О поправке на сдвиг в дифференциальном уравнении поперечных колебаний призматических стержней// The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 1921. Т. 41 № 245. С. 744-746. DOI: 10.1080/14786442108636264</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Timoshenko S.P. On the correction for shear of the differential equation for transverse vibrations of prismatic bars. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 1921; 41(245):744-746. DOI: 10.1080/14786442108636264</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Тимошенко С.П. О поперечных колебаниях стержней постоянного поперечного сечения // The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 1922. Т. 43. № 253. С. 125-131. DOI: 10.1080/14786442208633855</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Timoshenko S.P. On the transverse vibrations of bars of uniform cross-section. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 1922; 43(253):125-131. DOI: 10.1080/14786442208633855</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
