弹塑性力学第四章
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第四章 习题答案4.3有一块宽为a ,高为b 的矩形薄板,其左边及下边受链杆支承,在右边及上边分别受均布压力1q 和2q 作用,见题图4.1,如不计体力,试求薄板的位移。
题图4-1解:1.设置位移函数为123123()()u x A A x A y v y B B x B y =+++⎫⎬=+++⎭(1)因为边界上没有不等于零的已知位移,所以式00,m m m m mmu u A u v v A v =+=+∑∑中的0u 、0v 都取为零,显然,不论式(1)中各系数取何值,它都满足左边及下边的位移边界条件,但不一定能满足应力边界条件,故只能采用瑞兹法求解。
2.计算形变势能。
为简便起见,只取1A 、1B 两个系数。
111111,u A x Au v B y B v ==== (2) 11,0,,0uuvu A B x yyx∂∂∂∂====∂∂∂∂ ()()2222111111112200222(1)2(1)a b E Eab U A B A B dxdy A B A B v v νν=++=++--⎰⎰ (3) 3.确定系数1A 和1B ,求出位移解答。
因为不计体力()0X Y ==,且注意到1m =,式4-14简化为11UXu ds A ∂=∂⎰ (4)11UYv ds B ∂=∂⎰ (5) 对式(4)右端积分时,在薄板的上下边和左边,不是0X =,就是10u =,故积分值为零。
在右边界上有11,,X q u x a ds dy =-===()111bXu ds q ady q ab =-=-⎰⎰ (6)同理,式(5)右端的积分只需在薄板的上边界进行,()1220aYv ds q bdx q ab =-=-⎰⎰ (7)将式(3)、式(6)、式(7)分别代入式(4)、式(5)可解出1A 和1B :()1112222(1)EabA B q ab v ν+=---()1122222(1)EabB A q ab v ν+=--- 121q q A E ν-=-, 211q q B E ν-=- (8) 122111,q q q q u A x x v B y y E Eνν--==-==- (9)4.分析:把式(8)代入几何和物理方程可求出应力分量,不难验证这些应力分量可以满足平衡微分方程和应力边界条件,即式(8)所示位移为精确解答。