第一部分 2 固体弹性力学的基本理论.
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弹性力学知识点总结弹性力学是固体力学的重要分支,主要研究弹性体在外界因素作用下产生的应力、应变和位移。
以下是对弹性力学主要知识点的总结。
一、基本假设1、连续性假设:假定物体是连续的,不存在空隙。
2、均匀性假设:物体内各点的物理性质相同。
3、各向同性假设:物体在各个方向上的物理性质相同。
4、完全弹性假设:当外力去除后,物体能完全恢复到原来的形状和尺寸,不存在残余变形。
5、小变形假设:变形量相对于物体的原始尺寸非常小,可以忽略高阶微量。
二、应力分析1、应力的定义:应力是单位面积上的内力。
2、应力分量:在直角坐标系下,有 9 个应力分量,分别为正应力(σx、σy、σz)和剪应力(τxy、τyx、τxz、τzx、τyz、τzy)。
3、平衡微分方程:根据物体的平衡条件,可以得到应力分量之间的关系。
三、应变分析1、应变的定义:应变是物体在受力后的变形程度。
2、应变分量:包括线应变(εx、εy、εz)和剪应变(γxy、γyx、γxz、γzx、γyz、γzy)。
3、几何方程:描述了应变分量与位移分量之间的关系。
四、位移与变形的关系位移是指物体内各点位置的变化。
通过位移可以导出应变,从而建立起位移与变形之间的联系。
五、物理方程物理方程也称为本构方程,它描述了应力与应变之间的关系。
对于各向同性的线弹性材料,物理方程可以表示为应力与应变之间的线性关系。
六、平面问题1、平面应力问题:薄板在平行于板面且沿板厚均匀分布的外力作用下,板面上无外力作用,此时应力分量只有σx、σy、τxy。
2、平面应变问题:长柱体在与长度方向垂直的平面内受到外力作用,且沿长度方向的位移为零,此时应变分量只有εx、εy、γxy。
七、极坐标下的弹性力学问题在一些具有轴对称的问题中,采用极坐标更为方便。
极坐标下的应力、应变和位移分量与直角坐标有所不同,需要相应的转换公式。
八、能量原理1、应变能:物体在变形过程中储存的能量。
2、虚功原理:外力在虚位移上所做的虚功等于内力在虚应变上所做的虚功。
弹性力学总结第一章绪论一、弹性力学的内容:弹性力学的研究对象、内容和范围。
二、弹性力学的基本量1、外力(1)体力(2)面力2、内力——应力3、应变4、位移以上基本量要求掌握其定义、表达式、分量的符号、正负号规定、量纲。
三、弹性力学中的基本假定1、连续性2、完全弹性3、均匀性4、各向同性以上是对材料性质的假定,凡符合以上四个假定的物体,称为理想弹性体。
5、小变形假定(对物体的变形状态所作的假定)要求掌握各假定的内容和意义(在建立弹性力学基本方程时的作用)。
习题举例:1、弹性力学,是固体力学的一个分支,它的任务是研究弹性体由于受外力作用、边界约束或温度改变等原因而发生的(),从而解决各类工程中所提出的强度、刚度和稳定问题。
A.应力、应变和位移;B.弯矩、扭矩和剪力;C.内力、挠度和变形;D.弯矩、应力和挠度。
2、在弹性力学中,作用于物体的外力分为()。
A.体力和应力;B.应力和面力;C.体力和面力;D.应力和应变。
3、重力和惯性力为(C )。
A .应力;B .面力;C .体力;D .应变。
4、分布在物体体积内的力称为( C )。
A .应力;B .面力;C .体力;D .应变。
5、物体在体内某一点所受体力的集度的表达式及体力分量的量纲为( A )。
A .0lim V F f V∆→∆=∆,-2-2L MT ; B .0lim S F f S ∆→∆=∆,-1-2L MT ; C .0lim A F p A ∆→∆=∆,-1-2L MT ; D .0lim V F f V ∆→∆=∆,-1-2L MT 。
6、弹性力学研究中,在作数学推导时可方便地运用连续和极限的概念,是利用了( )假定。
A .完全弹性;B .连续性;C .均匀性;D .各向同性。
7、( A )四个假设是对物体的材料性质采用的基本假设,凡是符合这四个假设的物体,就称为理想弹性体。
A .完全弹性,连续性,均匀性和各向同性;B .完全弹性,连续性,均匀性和小变形;C .连续性,均匀性,各向同性和小变形;D .完全弹性,连续性,小变形和各向同性。
第二章 弹性力学基本理论及变分原理弹性力学是固体力学的一个分支。
它研究弹性体在外力或其他因素(如温度变化)作用下产生的应力、应变和位移,并为各种结构或其构件的强度、刚度和稳定性等的计算提供必要的理论基础和计算方法。
本章将介绍弹性力学的基本方程及有关的变分原理。
§2.1小位移变形弹性力学的基本方程和变分原理在结构数值分析中,经常用到弹性力学中的定解问题及与之等效的变分原理。
现将它们连同相应的矩阵形式的张量表达式综合引述于后,详细推导可参阅有关的书籍。
§2.1.1弹性力学的基本方程的矩阵形式弹性体在载荷作用下,体内任意一点的应力状态可由6个应力分量表示,它们的矩阵表示称为应力列阵或应力向量111213141516222324252633343536444546555666x x y y z z xy xy yz yz zx zx D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D D σεσεσετγτγτγ⎧⎫⎡⎤⎧⎫⎪⎪⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎪⎪=⎢⎥⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎢⎥⎪⎪⎪⎪⎩⎭⎣⎦⎩⎭ (2.1.1) 弹性体在载荷作用下,将产生位移和变形,弹性体内任意一点位移可用3个位移分量表示,它们的矩阵形式为[]T u u v u v w w ⎧⎫⎪⎪==⎨⎬⎪⎪⎩⎭(2.1.2)弹性体内任意一点的应变,可由6个应变分量表示,应变的矩阵形式为x y Tz xy z xy yz zx xy yz zx εεεσεεεγγγγγγ⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎡⎤==⎨⎬⎣⎦⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎭(2.1.3)对于三维问题,弹性力学的基本方程可写成如下形式 1 平衡方程0xy x zx x f x y z τστ∂∂∂+++=∂∂∂ 0xy y zy y f xyzτστ∂∂∂+++=∂∂∂0yz zx zz f x y zττσ∂∂∂+++=∂∂∂ x f 、y f 和z f 为单位体积的体积力在x 、y 、z 方向的分量。