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:ijkkijijijkkijijEEG1 ,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)

kkG2, 平面应力平面应变:21EE、1

xyxyxyyyxxGGG)1(21)1(2)1(21)1(2

xyxyxyyyxxGGG)(12)(12

rrrrrGGG)(12)(12

0)()(zxzxyxyxz 00zxzxz 0z

0zzr

kkEE1

xyxyxyxyyyxxGEE12)1(1)1(122

xyxyxyxyyyxxGEE12)(1)(1

rrrrrGEE1)(1)(1

00zyzxz

0)(zyzxyxzE )(rzE

0zzr

协调方程: yxyxxyxy22222,0112112222222rrrrrrrrrrrrr

))(1()(,,2yyxxyxff,如xxVf,,yyVf,,引入Airy应力函数:Vyyx,

Vxxy,,xyxy,V222)1(;22222yx,4422444222yyxx

极坐标系:

02101frrrfrrrrrrrrr

rvrvurruvrrurrrrr11 ,

rrrrrrrr1

,1122222

V222)1(,22222211rrrr, 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0yzyxzxnn )(yxyyxxxnynnn,C

扭矩:tzxzytDdxdyyxM)(, iiitAdxdyM22,

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,klijijklijCW21)(;

总余能:()()ucijcijiiVSWdVpudS,0,ijijf,iSjijpn,klijijklijcCW121)(;0c

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 ininniiuauu0,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:0ininaa0ina,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