第五章__厚壁圆筒的分析2[1]

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式中,A ,B 是积分常数。

当给定u u

u

S =时,可以用上式确定。

当给定力的边条时,用位移表示应力分量的表达式确定A ,B 。

⎪⎪

⎪⎩

⎪⎪

⎪⎨⎧

--+-=--+-=++--=++--=+-=+-=])1()1[(1])1()1[(1][1]1)([1)]([1)(12

22

22222222r B A E r B A E r B Ar r B A E r r B Ar r

B A E r u dr du E E r r

νννσνννννννννννεενσθθ (5-14) 应力法和位移法这两种解法求得的位移,积分常数之间的关系为: ⎪⎪⎩

⎪⎪⎨⎧

+=+--=r B Ar u r

C r C E u ])1()1[(121νν

比较得: .211,1C E

B C E A ν

ν+-=-= 这是按平面应力问题进行的讨论。平面应变问题只需做常数替换。 由:2

21r

C C r

+

=σ 和 2

21r

C C -

=θσ

得:12C r

=+θσσ

()[][]1211C E

E

z r

z

z νσσσ

νσεθ

-=

+-=

分析:当0=z

σ

或const z

时,r ε为常量。即在z 方向的变形为均匀变形,垂直于

轴线的平面在变形过程中保持为平面。

5-1-2 均匀厚壁圆筒

如图示的厚壁圆筒内半径为a ,外半径为b 。内压1p ,外压2p 。 边条:21,p p b

r r

a

r r

-=-===σσ

由(5-9)式:2

2

1r

C C r +

=σ则有:

⎪⎪

⎬⎫

-=+=-=+===22

2112

21p b

C C p a

C C b

r r

a

r r

σ

σ联解得: ()

()⎪⎪⎩

⎪⎪⎨⎧--=--=12222

2222

122211p p a b b a C p b p a a

b C

解释系数:

2

1222212

222121221)(a p b p a b C b p C b C a p C a C +-=-⇒⎢⎢⎣

⎡⎪⎭⎪⎬⎫-=+-=+

()

⎥⎦

⎤--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡----=⇒--=

⇒)(1)

(1122

22

222212222

122

22

12

2

1p p a b b a b p a p a b a a

p C b p a

p a

b

C

将21,C C 回代入(5-9)式~(5-10)式:u r r ,,,,θθεεσσ 应力分量为式(5-15): ()

)(111222

222

22

12

2

22

21p p a

b b

a r

p b p a

a

b r

C C r --+

--=

+=σ

(

)

2

2

2

2

12

2

2

2

122

2

1222

2

22

12

2

2

1

)()]([1a

b p b p a r

a

b p p b a p p r

b a p b p a a

b --+

--=

-+

--=

⎪⎪

⎪⎪⎨⎧--+---=--+--=22221222212222

22

2

1222212221)(1)(a b p b p a r a b p p b a a

b p b p a r a b p p b a r θσσ (5-15)

应变分量:

⎪⎪

⎪⎪⎨⎧---+--+-=---+--+=])1(1)()1([1])1(1)()1[(1

22221222212222

222122221222a b p b p a r a b p p b a E a

b p b p a r a b p p b a E r ννεννεθ (5-16)

位移分量: ])

1(1

)()

1([12

2

2

2

122

2

2

122

2

r a

b p b p a r

a

b p p b a E

u ---+--+-=

νν (5-17)

分析:(1) 式(5-15)称拉梅公式,与弹性常数ν,E 无关,适用于两类平面问题; (2) 式(5-16、17)为平面应力状态下的应变分量,位移分量; (3) 在考虑平面应变问题时,(5-16)、(5-17)式ν,E 要替换。 轴向分量:(1)平面应力问题0,0≠=z z εσ (2)平面应变问题0,0=≠z z

εσ

()[]θ

σσ

νσε--=r

z

z E

1

0=z

σ

时, ()[])()

(212

22122

2p b p a a b E E

r

z ---

=

--=

νσσνεθ

(5-19)

0=z ε时, ())(22

22

12

2

2

p b p a a

b r

z

---

=

-=νσσ

νσ

θ

(5-18)

注:拉梅公式适用于a b k /=为任意值的情况。 下面讨论两种情况:

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