什么是弹性力学平面应力问题,弹性力学平面问题包括哪两类联系及区别

2020-11-24 14:43:06 字数 5514 阅读 4335

1楼:

所谓平面应力问题和平面应变问题,是三维情况下的简化.与平面垂直的方向上边界条件限制不同.

平面应力问题,是指在在垂直这个平面的方向上,正应力为0,平板问题谐如此.

平面应变问题,是指在在垂直这个平面的方向上,正应变为0,大坝问题谐如此.

理解了吗?

2楼:单枪不用马

平面应力:只在平面内有应力,与该面垂直方向的应力可忽略,例如薄板拉压问题。 平面应变:只在平面内有应变,与该面垂直方向的应变可忽略,例如水坝侧向水压问题

弹性力学平面问题包括哪两类联系及区别

3楼:匿名用户

包括 ①平面应力。长、宽尺寸远大于厚度 沿板边受有平行板面的面力,且沿厚度均布,体力平行于板面且不沿厚度变化,在平板的前后表面上

②平面应变。 很长的柱体,在柱面上承受平行于横截面并且不沿长度变化的面力,同时体力也平行于横截面并且不沿长度变化

区别和联系

它们的平衡方程及几何方程都一样

只是物理方程不同

在物理方程中只需将平面应力中的

e换成e/(1-v)

v换成v/(1-v)

就可以得到平面应变问题解答

4楼:匿名用户

平面应力问题及平面应变问题,平面应力问题只在一个平面内有应力,将弹性力学15个未知道函数转换成8个未知道函数。同样道理,平面应弯问题也是类似

什么是弹性力学中的反平面问题?能否举个简单的例子 5

5楼:淹死の魚莔

弹性力学中的反平面问题,和弹性力学中的平面应力问题、平面应变问题一样,是对一般三维弹性力学问题经某种简化后的具体问题。

假设一个弹性力学问题,在x-y截面上满足如下性质:

应力张量仅有垂直截面方向的两个分量(即\tau_xz和\tau_yz)非零

则称为反平面剪切问题,简称反平面问题。

可以参考**

范秋雁. 弹性力学中反平面问题及在地下工程中的运用[j]. 广西大学学报:自然科学版, 1989(3):72-78.

中引言部分。

典型应用是在考虑iii型裂纹的问题时、典型方法是复变函数法。

弹性力学平面问题的应力函数法

6楼:中地数媒

一、弹性力学平面问题的基本方程

真实的弹性体都是空间物体,但当其形状和受力情况具有某些特点时,在数学上可按平面问题处理。平面问题分为平面应力问题和平面应变问题,两种平面问题的基本未知量、平衡微分方程、几何方程是相同的。

1.平衡微分方程

如不计体力,弹性力学平面问题的平衡微分方程如式(2-1)所示:

岩石断裂与损伤

式中:σx、σy、τxy分别为正应力和切应力分量。

2.几何方程

设平面内一点在x、y方向的位移分量为u、v;应变分量为εx、εy、γxy。则应变与位移的关系即几何方程,如式(2-2)所示:

岩石断裂与损伤

3.物理方程(本构方程)

平面应力问题和平面应变问题的物理方程(或称为本构方程)不同,对于平面应力问题,在弹性范围内,应力与应变关系如式(2-3)所示:

岩石断裂与损伤

式中:e为材料的弹性模量;μ为泊松比;g为剪切弹性模量。对于平面应变问题,应将上式中的e、μ进行如下代换:

岩石断裂与损伤

为求解上述方程,可采用位移法或应力法。将应力作为基本未知量求解弹性力学问题的方法称为应力法。

二、airy应力函数法

众多学者研究过弹性力学问题的解。1863年,airy给出一种解为

岩石断裂与损伤

将式(24)代入式(21),不难验证它满足平衡微分方程。式(24)中ψ(x,y)称为airy应力函数。为使应力函数ψ(x,y)满足其他方程,ψ(x,y)还必须满足变形协调条件:

岩石断裂与损伤

即ψ(x,y)为双调和函数,如果找到应力函数,通过应力边界条件确定应力分量中的待定常数,然后由物理方程求应变分量,再由几何方程求位移分量。

三、westergaard应力函数法

1939年,h.m.westergaard在《bearing pressures and cracks》中提出下列复变应力函数:

岩石断裂与损伤

式中:分别是解析函数z=z(z)的一次积分和二次积分,即

岩石断裂与损伤

显然,也是解析函数。式中:z=x+iy,其中x、y都是实变数,表示单元体的位置坐标。为了以后应用的方便,下面简要介绍一下有关复变函数的一些性质。

如z=x+iy是一个复变数,则z(z)=rez(z)+iimz(z)为复变函数。若z(z)为解析函数,即复变函数z(z)在某区域上处处可导。则必须满足柯西-黎曼条件(cauchy-riemann):

岩石断裂与损伤

可以证明:

(1)如z(z)为解析函数,则:▽2rez=0,▽2imz=0。

即:任何复变解析函数及其实部与虚部都满足调和方程,它们都是调和函数。

(2)z(z)可导,则有

岩石断裂与损伤

(3)如z(z)为解析函数,则

岩石断裂与损伤

岩石断裂与损伤

根据复变函数的性质,可以证明式(2 6)所示的ψ是否可以作为应力函数,即证明ψ是否满足双调和方程:

岩石断裂与损伤

因为z为调和函数,故

岩石断裂与损伤

因为z为调和函数,

岩石断裂与损伤

故ψ可作为应力函数。相应的应力分量为

岩石断裂与损伤

将式(2-7)代入式(2-3)得

岩石断裂与损伤

故岩石断裂与损伤

同理可得y方向的位移分量v。位移分量u、v为

岩石断裂与损伤

弹性力学平面应力问题为什么强调要薄板

7楼:匿名用户

平面应力指的是只在平面内有应力,与该面垂直方向的应力可忽略

那么就要求物体足够薄,这样厚度方向上的应力很小,就可以忽略请采纳

弹性力学:平面问题中应力函数φ须满足什么条件?

8楼:匿名用户

应力函数φ应满足相容方程(变形协调方程),由φ求出的应力分量在边界上还应当满足应力边界条件。在求解位移时,多连体要额外考虑位移单值条件。

什么是平面应变问题

9楼:风刘才子肾宝儒

平面应变问题是指具有很长的纵向轴的柱形物体,横截面大小和形状沿轴线长度不变;作用外力与纵向轴垂直,并且沿长度不变;柱体的两端受固定约束的弹性体。这种弹性体的位移将发生在横截面内,可以简化为二维问题。

在分析阶段的结构分析中没有计入弹性模量的非线性影响。此外,还可以用等效结构单元plane82型来替代上述单元进行结构分析。

扩展资料

平面应力问题和平面应变问题的力学模型是完全不同的。

平面应力问题讨论的弹性体为薄板。薄壁厚度为h远远小于结构另外两个方向的尺度。薄板的中面为平面,其所受外力,包括体力均平行于中面oxy面内,并沿厚度方向oz不变。

而且薄板的两个表面不受外力作用。

10楼:匿名用户

在力学分析问题过程中,随处可见平面应力和平面应变的概念分歧,平面应力和平面应变都是起源于简化空间问题而设定的概念。平面应力:只在平面内有应力,与该面垂直方向的应力可忽略,例如薄板拉压问题。

平面应变:只在平面内有应变,与该面垂直方向的应变可忽略,例如水坝侧向水压问题。具体说来:

平面应力是指所有的应力都在一个平面内,如果平面是oxy平面,那么只有正应力σx,σy,剪应力τxy(它们都在一个平面内),没有σz,τyz,τzx。平面应变是指所有的应变都在一个平面内,同样如果平面是oxy平面,则只有正应变εx,εy和剪应变γxy,而没有εz,γyz,γzx。 举例说来:

平面应变问题比如压力管道、水坝等,这类弹性体是具有很长的纵向轴的柱形物体,横截面大小和形状沿轴线长度不变;作用外力与纵向轴垂直,并且沿长度不变;柱体的两端受固定约束。平面应力问题讨论的弹性体为薄板,薄壁厚度远远小于结构另外两个方向的尺度。薄板的中面为平面,其所受外力,包括体力均平行于中面面内,并沿厚度方向不变。

而且薄板的两个表面不受外力作用。

平面应变(plane strain)是指变形的前后,应变椭球体中间主应变轴长度不变的应变状态。

1、平面应变是指与分析平面正交的应变等于零的情况.在分析阶段的结构分析中没有计入弹性模量的非线性影响.此外,还可以用等效结构单元plane82型来替代上述单元进行结构分析

2、这类二维变形就称为平面应变.好些金属塑性加工过程都可近似地按平面应变分析.

3、考虑一个弹性柱体,取z轴平行于母线,如果应变场满足条件(1)εx、εy、εxy仅仅是x、y的函数(2)εxz=εyz=εz=0则,这样的应变状态称为平面应变,符合这一条件的力学问题称为平面应变问题。

11楼:匿名用户

平面应变问题   所属分类:力学 弹性力学平面应力问题和平面应变问题的力学模型是完全不同的。

平面应力问题讨论的弹性体为薄板。薄壁厚度为h远远小于结构另外两个方向的尺度。薄板的中面为平面,其所受外力,包括体力均平行于中面oxy面内,并沿厚度方向oz不变。

而且薄板的两个表面不受外力作用。

平面应变问题是指具有很长的纵向轴的柱形物体,横截面大小和形状沿轴线长度不变;作用外力与纵向轴垂直,并且沿长度不变;柱体的两端受固定约束的弹性体。这种弹性体的位移将发生在横截面内,可以简化为二维问题。

如图所示,弹性力学平面应力问题,一端固定,另外一端受到均匀拉伸荷载σ作用,请问这个问题有解析解吗? 10

12楼:匿名用户

这种情况通常采用逆解法或半逆解法,即假设位移函数的形式,然后根据边界条件确定待定系数。

本题可以采用应力函数解法,设φ=ax^2

(1)带入协调方程,此题应自动满足位移协调条件(2)求出应力分量,带入平衡方程,此题应自动满足平衡方程(3)根据上边界条件,确定a

(5)由物理方程确定应变

(6)由几何方程确定位移

我时间有限,没法给你做出具体结果了,你可以自己试试,遇到问题可以追问……

13楼:匿名用户

此问题没有解析解。主要是x2=0的位移边界条件不容易满足。

利用应力法求解弹性力学平面问题,需要以什么为基本未知数

14楼:ip情敌

从而得出所设定的应力函数可以

解决什么样的问题。

半逆解法:根据所要求的问题,根据弹性体的边界形状和受力状态,假设部分或者全部的应力分

量的函数形式,如果能全部满足,从而得出应力函数,然后再考察这个应力函数能否满足相容方程及应力

边界条件逆解法:先设定各种形式的 满足相容方程的应力函数,这些应力分量对应什么样的应力 ,求出应力分量,然后根据边界条件来考察

在各种弹性体上,则假定的应力函数为

错误的,重新选取应力函数,就能得出正确答案,如果不能满足