弹塑性力学-第十一章 塑性力学基础
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弹塑性⼒学第⼗⼀章标准详解第⼗⼀章习题答案11.3使⽤静⼒法和机动法求出图⽰超静定梁的极限载荷。
解1:(1)静⼒法⾸先该超静定梁(a )化为静定结构(b )、(c )。
分别求出其弯矩图,然后叠加,得该超静定梁的弯矩图(f )在极限情况下,A sB s M M M M =-=设C 点⽀反⼒为C R ,则:12C s R l Pl M -=- 1(2)C s R l l M -=由上⼆式得()()11142p M l l P l l l *-=-当P 值达到上述数值时,结构形成破坏机构,故P 为该梁的完全解。
(2)机动法设破坏机构如图(g ),并设B 点挠度为δ,则:11,(2)A C l l l θδθδ==-()1122B A C l l l l δθθθ=+=-外⼒功e W P δ=内⼒功()11142i A A B B s l l W M M M l l l θθδ-=+=-由e i W W =,可得极限载荷上限为()11142s l l P M l l l *-=-先将该超静定梁化为静定梁(b )、(c ),分别作弯矩图,叠加得该超静定梁的弯矩图(f )设A 点为坐标原点,此时弯矩⽅程为:()()()212B M x R l x q l x =---在极限状态时,有()0,0s x M M ==- ()11,s x x M x M == 令()0dM x dx=得1()B q l x R -= (1)⽽212B s R l ql M -=- (2)()()21112B s R l x q l x M ---= (3)联⽴解(1)、(2)、(3)得2122s s M qM ql l ??=-解得21122s M q l=取较⼤的值,可得0211.66sM q l ≈在以上0q 值作⽤下,梁已形成破坏机构,故其解为完全解。
(2)机动法如图(g )设在A 、C 两点形成塑性铰,2A B C θθθθθ=== 内⼒功为()23i s s s W M M M θθθ=--+=g 外⼒功为e W q x dx q l θθ**==由虚功原理i W W =得:0221211.66s s M M q q l l*=>≈该解与完全解的误差为 03%q q q **-≈解3:(1)静⼒法设坐标原点在C 点,此时弯矩⽅程为:BC 段(02x l ≤≤)21()2c M x R x qx =-AB 段(2l x l ≤≤)11()24c M x R x ql x l ?? =--在x ξ=处,M 为极⼤值,设ξ在BC 段,由()0x dM x dx ξ==得0c R q ξ-= cR qξ=(1)在极限情况下()s M l M =- , ()s M M ξ=即:238c s R l ql M -=- (2)21221889s M q l=取正号219.2s Mq l=由于此时形成破坏机构,故q 值完全解。
弹塑性力学简答题弹塑性力学简答题第一章 应力1、 什么是偏应力状态?什么是静水压力状态?举例说明?静水压力状态时指微六面体的每个面只有正应力作用,偏应力状态是从应力状态中扣除静水压力后剩下的部分。
2、应力边界条件所描述的物理本质是什么?物体边界点的平衡条件。
3、对照应力张量ij δ与偏应力张量ij S ,试问:两者之间的关系?两者主方向之间的关系?相同。
110220330S S S σσσσσσ=+=+=+。
4、为什么定义物体内部应力状态的时候要采取在一点的领域取极限的方法?不规则,内部受力不一样。
5、解释应力空间中为什么应力状态不能位于加载面之外?保证位移单值连续。
连续体的形变分量x ε、y ε、xy τ不是互相独立的,而是相关,否则导致位移不单值,不连续。
6、Pie 平面上的点所代表的应力状态有何特点?该平面上任意一点的所代表值的应力状态1+2+3=0,为偏应力状态,且该平面上任一法线所代表的应力状态其应力解不唯一。
固体力学解答必须满足的三个条件是什么?可否忽略其中一个?第二章 应变1、从数学和物理的不同角度,阐述相容方程的意义。
从数学角度看,由于几何方程是6个,而待求的位移分量是3个,方程数目多于未知函数的数目,求解出的位移不单值。
从物理角度看,物体各点可以想象成微小六面体,微单元体之间就会出现“裂缝”或者相互“嵌入”,即产生不连续。
2、两个材料不同、但几何形状、边界条件及体积力(且体积力为常数)等都完全相同的线弹性平面问题,它们的应力分布是否相同?为什么?相同。
应力分布受到平衡方程、变形协调方程及力边界条件,未涉及本构方程,与材料性质无关。
3、应力状态是否可以位于加载面外?为什么?不可以。
保证位移单值连续。
连续体的形变分量x ε、y ε、xy τ不是互相独立的,而是相关,否则导致位移不单值,不连续。
4、给定单值连续的位移函数,通过几何方程可求出应变分量,问这些应变分量是否满足变形协调方程?为什么?满足。
弹性力学对于均匀、各向同性材料,可以证明只有两个独立弹性常数,3各常数之间存在关系:2(1)EG μ=+。
广义胡克定律的体积式:体积应变:x y z θεεε=++;体积应力:x y z σσσΘ=++,则:12Eνθ-=Θ。
各向同性体的体积改变定律:3(12)m EK σθθν==-.其中体积模量:3(12)EK ν=-弹性力学解的唯一性定理:弹性体在给定体力、面力和约束条件的情况下而处于平衡时,体内各点的应力分量、应变分量的解是唯一的。
塑性力学从物理上看,塑性变形过程属于不可逆过程,并且必然伴随机械能的耗散。
研究塑性力学问题主要采用宏观的方法,即联系介质力学的方法,它不去探究材料塑性变形的内在机理,而是从材料的宏观塑性行为中抽象出力学模型,并建立相应的数学物理方程来予以描述,应力平衡方程和应变位移间的几何关系是与材料性质无关的,因此对弹性力学与塑性力学都一样,弹性力学与塑性力学的差别主要表现在应力与应变的物理关系的不同。
屈服条件以及塑性的本构关系是塑性力学物理方程的具体内容,具有:(1)应力与应变关系(本构关系)呈非线性,其非线性性质与具体材料有关; (2)应力与应变之间没有一一对应的关系,它与加载历史有关;(3)变形体中存在弹性区和塑性区,分析问题时需要找出其分界限。
在弹性区,加载与卸载均服从广义胡克定律;在塑性区,加载过程要使用塑性阶段的应力应变关系,而卸载过程中,则使用广义胡克定律。
这些特点带来了研究、处理问题方法上的不同,塑性力学首先要解决的问题是在实验资料的基础上确立塑性本构关系,进而与平衡和几何关系一起去建立塑性边值问题,再次是根据不同的具体情况寻求数学计算方法求解塑性边值问题。
塑性变形的特点:(1)应力-应变关系的非线性;(2)应力与应变间不存在单值对应关系,同一个应力可以对应不同的应变,反过来也是如此,这种非单值性具体来说是一种路径相关性;(3)由于塑性应变不可恢复,所以外力所做的塑性功具有不可逆性,或耗散性,在一个加载卸载的循环中外力做功恒大于零,这一部分能量被材料的塑性变形所消耗。