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【2-9】试列出图2-17,图2-18所示问题的全部边界条件。在其端部小边界上,应用圣维南原理列出三个积分的应力边界条件。
图2-17图2-18
【分析】有约束的边界上可考虑采右
该应力分量满足平衡微分方程。
〔3〕将应力分量代入应力表示的相容方程
满足相容方程
〔4〕考察边界条件
①在主要边界上,应准确满足应力边界条件(2-15)
0
-1
0
0
0
1
0
0
代入公式〔2-15〕,得
②在次要边界x=0上,列出三个积分的应力边界条件,代入应力分量主矢主矩
满足应力边界条件
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③在次要边界上,首先求出固定边面力约束反力,按正方向假设,即面力的主矢、主矩,
其次,将应力分量代入应力主矢、主矩表达式,判断是否与面力主矢与主矩等效:
满足应力边界条件,因此,它们是该问题的正确解答。
平面问题的直角坐标解答
【3-4】试考察应力函数在图3-8所示的矩形板和坐标系中能解决什么问题(体力不计)?
【解答】⑴相容条件:
不论系数a取何值,应力函数总能满足应力函数表示的相容方程,式(2-25).
⑵求应力分量
当体力不计时,将应力函数代入公式(2-24),得
⑶考察边界条件
上下边界上应力分量均为零,故上下边界上无面力.
左右边界上;
当a>0时,考察分布情况,注意到,故y向无面力
左端:
右端:
应力分布如下列图,当时应用圣维南原理可以将分布的面力,等效为主矢,主矩
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A
主矢的中心在矩下边界位置。即此题情况下,可解决各种偏心拉伸问题。
偏心距e:
因为在A点的应力为零。设板宽为b,集中荷载p的偏心距e:
同理可知,当<0时,可以解决偏心压缩问题。
【3-5】取满足相容方程的应力函数为:⑴⑵⑶试求出应力分量〔不计体力〕,画出图3-9所示弹性体边界上的面力分布,并在小边界上表示出面力的主矢量和主矩。
【解答】〔1〕由应力函数,得应力分量表达式
考察边界条件,由公式〔2-15〕
①主要边界,上边界上,面力为
②主要边界,下边界,面力为
③次要边界,左边界x=0上,面力的主矢,主矩为
x向主矢:
y向主矢:
主矩:
次要边界,右边界x=l上,面力的主矢,主矩为
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x向主矢:
y向主矢:
主矩:
弹性体边界上面力分布与次要边界面上面力的主矢,主矩如下列图
⑵
将应力函数代入公式〔2-24〕,得应力分量表达式
,,
考察应力边界条件,主要边界,由公式〔2-15〕得
在主要边界,上边界上,面力为
在,下边界上,面力为
在次要边界上,分布面力可按(2-15)计算,面里的主矢、主矩可通过三个积分边界条件求得:
在左边界x=0,面力分布为
面力的主矢、主矩为
x向主矢:
y向主矢:
主矩;
在右边界x=l上,面力分布为
面力的主矢、主矩为
x向主矢:
y向主矢:
主矩:
弹性体边界上的面力分布与在次要上面力的主矢和主矩如下列图
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〔3〕
将应力函数代入公式〔2-24〕,得应力分量表达式
考察应力边界条件,在主要边界上应准确满足式〔2-15〕
①
②
次要边界上,分布面力可按〔2-15〕计算,面力的主矢、主矩可通过三个积分边界求得:
③左边界x=0上,面力分布为
④右边界上,面力分布为
面力的主矢、主矩为
x向主矢
y向主矢:
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主矩:
弹性体边界上的面力分布与在次要边界上面力的主矢和主矩,如下列图
【3-6】试考察应力函数,能满足相容方程,并求出应力分量〔不计体力〕,画出图3-9所示矩形体边界上的面力分布〔在小边界上画出面力的主矢量和主矩〕,指出该应力函数能解决的问题。
【解答】〔1〕将应力函数代入相容方程〔2-25〕
,显然满足
〔2〕将代入式〔2-24〕,得应力分量表达式
〔3〕由边界形状与应力分量反推边界上的面力:
①在主要边界上〔上下边界〕上,,应准确满足应力边界条件式〔2-15〕,应力
因此,在主要边界上,无任何面力,即
②在x=0,x=l的次要边界上,面力分别为:
因此,各边界上的面力分布如下列图:
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③在x=0,x=l的次要边界上,面力可写成主矢、主矩形式:
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