第3章 应力分析基础
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第3章⼟中的应⼒计算汇总第三章地基中的应⼒计算§3-1 概述⼀、⼟体应⼒计算的⽬的:1、⽤于计算⼟体的变形,如建筑物的沉降;2、⽤于验算⼟体的稳定,如边坡的稳定性。
⼆、相关的概念1、⽀撑建筑物荷载的⼟层称为地基。
2、建筑物的下部通常要埋在地下⼀定的厚度,使之坐落在较好的地层上。
由天然⼟层直接⽀撑建筑物的称为天然地基3、软弱地基其承载⼒和变形不能满⾜设计要求,经加固后⽀撑建筑物的称为⼈⼯地基。
4、⽽与地基相接触的建筑物底部称为基础。
5、与建筑物基础底⾯直接接触的⼟层称为持⼒层。
6、将持⼒层下⾯的⼟层称为下卧层。
7、分类:(1)⼟体的应⼒按引起的原因分为⾃重应⼒和附加应⼒;⾃重应⼒——在未建造基础前,由⼟体⾃⾝的有效重量所产⽣的应⼒。
附加应⼒——由于建筑物荷载在地基内部引起的引⼒。
由外荷(静的或动的)引起的⼟中应⼒。
(2)按⼟体中⼟⾻架和⼟中孔隙(⽔、⽓)的应⼒承担作⽤原理或应⼒传递⽅式可分为有效应⼒和孔隙应(压)⼒。
有效应⼒——由⼟⾻架传递(或承担)的应⼒。
孔隙应⼒——由⼟中孔隙流体⽔和⽓体传递(或承担)的应⼒。
孔隙应⼒分为:静孔隙应⼒和超静孔隙应⼒。
对于饱和⼟体由于孔隙应⼒是通过⼟中孔隙⽔来传递的,因⽽它不会使⼟体产⽣变形,⼟体的强度也不会改变。
由于⼟层有其特殊的性质,作为地基的⼟层在上部荷载作⽤下将产⽣应⼒和变形。
从⽽给建筑物带来⼀系列⼯程问题,最主要的是地基的稳定问题和变形问题。
如果地基内部产⽣的应⼒在途的强度所允许的范围内时,⼟体是稳定的;反之,如果地基内部某⼀区域中的应⼒超过了⼟的强度,那么,哪⾥的⼟体将发⽣破坏,并可能会引起整个地基产⽣滑动⽽失去稳定,从⽽导致建筑物倾倒。
如果地基⼟的变形量超过了允许值,即使⼟体尚未破坏,也会造成建筑物毁坏或失去使⽤价值。
因此,为保证建筑物的安全和正常使⽤,设计时必须对地基进⾏强度和稳定性分析并计算基础的沉降量。
为此,就要研究在各种荷载作⽤下地基内部的应⼒分布规律。
第三章 内压薄壁容器的应力分析一、 名词解释 A 组:⒈薄壁容器:容器的壁厚与其最大截面圆的内径之比小于0.1的容器。
⒉回转壳体:壳体的中间面是直线或平面曲线绕其同平面内的固定轴线旋转360°而成的壳体。
⒊经线:若通过回转轴作一纵截面与壳体曲面相交所得的交线。
⒋薄膜理论:薄膜应力是只有拉压正应力没有弯曲正应力的一种两向应力状态,也称为无力矩理论。
⒌第一曲率半径:中间面上任一点M 处经线的曲率半径。
⒍小位移假设:壳体受力以后,各点位移都远小于壁厚。
⒎区域平衡方程式:计算回转壳体在任意纬线上径向应力的公式。
⒏边缘应力:内压圆筒壁上的弯曲应力及连接边缘区的变形与应力。
⒐边缘应力的自限性:当边缘处的局部材料发生屈服进入塑性变形阶段时,弹性约束开始缓解,原来不同的薄膜变形便趋于协调,边缘应力就自动限制。
二、 判断题(对者画√,错着画╳) A 组:1. 下列直立薄壁容器,受均匀气体内压力作用,哪些能用薄膜理论求解壁内应力?哪些不能?(1) 横截面为正六角形的柱壳。
(×) (2) 横截面为圆的轴对称柱壳。
(√) (3) 横截面为椭圆的柱壳。
(×) (4) 横截面为圆的椭球壳。
(√) (5) 横截面为半圆的柱壳。
(×) (6) 横截面为圆的锥形壳。
(√)2. 在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔,应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。
(×)3. 薄壁回转壳体中任一点,只要该点的两个曲率半径R R 21=,则该点的两向应力σσθ=m 。
(√)4. 因为内压薄壁圆筒的两向应力与壁厚成反比,当材质与介质压力一定时,则壁厚大的容器,壁内的应力总是小于壁厚小的容器。
(×)5. 按无力矩理论求得的应力称为薄膜应力,薄膜应力是沿壁厚均匀分布的。
(√) B 组:1. 卧式圆筒形容器,其内介质压力,只充满液体,因为圆筒内液体静载荷不是沿轴线对称分布的,所以不能用薄膜理论应力公式求解。
第三章 弹性波的相互作用3-3 已知两种材质的弹性杆A 和B 的弹性模量、密度和屈服极限分别为:E A =60GPa , ρA =2.4g/cm 3,Y A =120MPa ,E 1A =E A /5; E B =180GPa ,ρB =7.2g/cm 3,Y B =240MPa ,E 1B =E B /5。
试对Ⅵ-10所示四种情况分别画出X -t 及σ—v 图,并确定撞击结束时间、两杆脱开时间以及分离之后各自的整体飞行速度。
解:两种材料的参数计算如下:s m E C AAA /500010104.210606390=⨯⨯⨯==-ρs m C C A A /10005/01==,s m C v A yA yA/10500010004.210120)(600-=⨯⨯⨯-=-=ρσs m E C BBB /500010102.7101806390=⨯⨯⨯==-ρs m C C B B /10005/01==,s m C v B yB yB/667.6500010002.710240)(600-=⨯⨯⨯-=-=ρσA C )(00ρ=2.4×10-3×106×5000=12×106kg/(sm )BC )(00ρ=7.2×10-3×106×5000=36×106kg/(sm )(1):A B v.撞击结束时间:0.02μs 。
两杆脱开时间即接触到脱开时间:0.02μs 。
短杆整体飞行速度:-4 m/s (3区)。
长杆整体飞行速度:2m/s (5区速度)。
(2)撞击结束时间:0.04μs。
两杆脱开时间即接触到脱开时间:0.04μs。
短杆整体飞行速度:2 m/s(7区)。
长杆整体飞行速度:9m/s(6,10区)。
(3)v撞击结束时间:A点:0.02μs;B点:0.04μs。
左短杆整体飞行速度:3区速度,-4 m/s。
右短杆整体飞行速度:7区速度,6 m/s。