弹性力学常用公式
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弹性力学常用公式
一,三维空间
应力:nxnx•)(),(,T',)(0,iijijuf••
应变:ijjiijuu,,21,协调方程: 0,,,,ikjljlikijklklij
线性本构方程:Hooke定律 klijklijC,各向同性:ijkkijijijkkijijEEG1 ,2
边界条件:SSBu,SSu;iSiuuu,iSjijXn
二、平面问题
本构方程
平面应变 平面应力 平面应力(极坐标系)
kkG2, 平面应力平面应变:21EE、1
xyxyxyyyxxGGG)1(21)1(2)1(21)1(2
xyxyxyyyxxGGG)(12)(12
rrrrrGGG)(12)(12
0)()(zxzxyxyxz 00zxzxz 0z
0zzr
kkEE1
xyxyxyxyyyxxGEE12)1(1)1(122
xyxyxyxyyyxxGEE12)(1)(1
rrrrrGEE1)(1)(1
00zyzxz
0)(zyzxyxzE )(rzE
0zzr
协调方程: yxyxxyxy22222,0112112222222rrrrrrrrrrrrr
))(1()(,,2yyxxyxff,如xxVf,,yyVf,,引入Airy应力函数:Vyyx,
Vxxy,,xyxy,V222)1(;22222yx,4422444222yyxx
极坐标系:
02101frrrfrrrrrrrrr
rvrvurruvrrurrrrr11 ,
rrrrrrrr1
,1122222
V222)1(,22222211rrrr, cossinsincoscossinsincosrrryxyxyx
三,柱形杆自由扭转
位移:yzu,xzv,),(yxw,02(翘曲函数),yxzx,,xyzy,
应力:zxyzxG,,zyxzyG,,其余应力、应变分量均为0,G22(应力函数)
边界条件:SB上0yzyxzxnn )(yxyyxxxnynnn,C
扭矩:tzxzytDdxdyyxM)(, iiitAdxdyM22,
抗扭刚度:22ddtDGxyxyxyyx;
薄膜比例:Sqz/2,0|z
狭长矩形杆:313tDGa,max23tMa;开口薄壁杆:313ntiiiGDa,max313itiniiiMa;
闭口薄壁管:2tMA, 24tMdsGAs,等厚闭口薄壁管:24tMsGA
四,能量原理与近似解法
虚功原理:iiiiijijVSVfudVpudSdV
余虚功原理:uiiijijSVupdSdV
总势能:()()iijiiiiVVSuWdVfudVpudS,iSiuuu,klijijklijCW21)(;
总余能:()()ucijcijiiVSWdVpudS,0,ijijf,iSjijpn,klijijklijcCW121)(;0c
近似解法(Ritz法与Galerkin法):齐次化,找基函数,求近似最小值。
例:最小势能原理:(Ritz法),设 ininniiuauu0,在位移边界上函数iu应满足约束条件:iSiuuu,最小势能原理要求:0ininaa0ina,这是系数ina的线性方程组
(Galerkin法), 在位移边界上函数iu应满足约束条件:iSiuuu,在应力边界上由函数iu算得的应力张量ijijijW)(应满足条件:iSjijpn,系数ina的线性方程组:0)(,BinijijdVuf