变厚度矩形薄板问题简介
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可复制、编制, 期待你的好评与关注)弹力小结矩形薄板的几种解法矩形薄板的几种解法•:纳维解法四边简支的矩形薄板,如图,当并无支座沉陷时,其边界条件为O二 0_ay 厂O二 0-0.纳维把挠度'的表达式取为如下的重三角级数:为了求出系数A mn ,须将式b )右边的q 展为与左边同样的重三角级数即q"4D 芸M C mn sin ^sin 也。
m ± n a b血x现在来求出式((中的系数C mn 。
将式C )左右两边都乘以n ,其中的a为任意正整数,然后对x 积分,从0到a ,注意=ox _0n ::A mn m 土 n 三sinsinab(a )其中m 和n 都是任意正整数。
弹性曲面微分方显然,上列的边界条件都能满足。
将式 代入 程::n m 2 n 2冲% Fl ,得讥注!^+尹 sin 叱 sin n y =q 。
( b )a b到(C )Aya sin .0sin Adx a (m 护 i) (m = 4) 就得到 q sin ^Zdxa 再将此式的左右两边都艰以 土,其中的j 也是任意正整数,然后对积分, 从o 到b ,注意b f s Jo 就得到 sin ! Isin a ab -r C j因为i 和j 式任意正整数,可以分别换为m 和n ,所以上式可以换写为 b q sin abC 4 mn解出C mn ,代入式(),得到q 的展式 . m^x . njry q =才瓦送 f [qsin^sin bdxdy 分m 亠n 亠] U与式(b )頑匕,即得 m -1 ■ n -1- sin 叱 sin 口 a b ° (13-25) Amn4a 4 0bq sin4二 abDsin n Ldxdy abm 2. n 2~2当薄板受均布荷载时,q 成为常量q o ,式(d )积分式成为q 0 sinsin:a=q 0q 0 sinam •:; x dx adxdy bb . n 二 y sin dy 0 bq 0 ab2 ------■:\ mn一 cos m 「jj 1 - cos n 丄 于是由式d )得到 Amn 1 - cos n ■:!;4 q 0 1 一 cos m 尹 —y—-J 二6D mn A mn 16 q 0・ 2 2 I m_ . nJ 厂 .2 >,- b。
Internal Combustion Engine&Parts0引言在汽车产品的结构设计中,薄板零件得到广泛应用,本文提到的薄板零件是指厚度在4mm以下,在长方形或圆形的板料中厚度与短边的比值不大于0.2mm的金属薄板[1]。
此类零件薄而宽大,受轧制工艺路线、储运、下料、加工及装配方式等生产过程各因素的影响,成品零件产生的塑性变形变形明显无法满足产品的质量要求。
因此,如何防范、消除零件的变形缺陷,是产品生产厂家亟待解决的问题。
1薄板零件变形的原因在温度变化或力的作用下,薄板零件会产生形状和尺寸大小的改变。
当零件承受的应力在弹性极限以内时,零件产生的变形是弹性变形,外力消除后,零件将恢复原有形状。
如果零件受到应力超过了材料的弹性极限,零件产生弹性变形的同时还产生了塑性变形,此力消除后,弹性变形部分恢复,而塑性变形保留下来,即零件产生了永久变形。
薄板零件主要以收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形等大挠度的变形为主[2],也是现实中面临的主要问题。
薄板零件变形的主要原因有以下几方面:①薄板生产过程中,板材受热不均、轧辊弯曲、轧辊间隙不一致等问题,就会使板材在宽度方向的压缩不均匀,有可能失稳而导致变形[3]。
②储存、运输过程不正确的放置方式,使零件受到外力、高温或震动等原因,残余应力会逐渐释放出来或重新分布,造成零件变形。
③材料加工过程产生的变形,材料加工过程中经过火焰切割、剪切、冲裁、切削等某一道或几道工序,每一工序都会引起钢材变形。
④薄板在进行焊接时,容易出现多种类型的变形,距离焊接缝隙较远的位置会产生一定的残余应力,若这些残余应力超过了薄板的变形临界压力时,会导致薄板出现变形。
⑤零件装配过程引起的变形,如零件不当的装配顺序、固定方式、夹具安装位置、零部件间的位置公差过大、紧固和锁紧不当等影响因素。
⑥零件承受超负荷加载或零件受到各种冲击性载荷,使零件产生塑性变形。
位移达0.4mm,远超过标准规定的0.05m,振动数据己降为4.9mm/s,运行恢复正常。
矩形薄板简支弯曲经验公式摘要:1.矩形薄板简支弯曲的基本概念2.矩形薄板简支弯曲的经验公式3.经验公式的应用和实用性4.公式中的参数解释5.总结与展望正文:矩形薄板简支弯曲经验公式在工程领域具有广泛的应用,尤其在结构分析和设计中。
本文将详细介绍矩形薄板简支弯曲的基本概念、经验公式及其应用,以期为相关领域的研究和工程实践提供参考。
一、矩形薄板简支弯曲的基本概念矩形薄板是指四边形截面的薄板,其边界条件为两对边固定(简支),另外两对边自由。
简支弯曲是指在横向力作用下,板的两个简支边产生位移,而另外两个自由边保持固定。
矩形薄板简支弯曲问题的求解,通常采用经验公式或数值方法。
二、矩形薄板简支弯曲的经验公式针对矩形薄板简支弯曲问题,研究者们通过实验和理论分析,总结出了一系列经验公式。
其中,较为著名的是施密特(Schmidt)公式和修正的施密特(Modified Schmidt)公式。
1.施密特公式:施密特公式为:M = E*I/r,其中M为弯矩,E为材料弹性模量,I为矩形薄板的惯性矩,r为距离板中心轴线的半径。
2.修正的施密特公式:针对施密特公式在某些情况下的误差,研究者们提出了修正的施密特公式。
修正的施密特公式为:M = E*I/(r+0.5*h),其中M、E、I的含义与施密特公式相同,h为矩形薄板的高度。
三、经验公式的应用和实用性矩形薄板简支弯曲经验公式在实际工程中具有很高的实用性。
通过应用经验公式,工程师可以快速、准确地估算矩形薄板在简支弯曲条件下的弯矩、挠度等参数,为结构设计和分析提供依据。
同时,经验公式也可用于验证和改进数值方法的准确性,为更深入的研究提供参考。
四、公式中的参数解释1.E:材料弹性模量,反映材料的弹性特性;2.I:矩形薄板的惯性矩,与板的长宽比有关;3.r:距离板中心轴线的半径;4.h:矩形薄板的高度。
五、总结与展望矩形薄板简支弯曲经验公式在工程领域具有重要应用价值。
通过对经验公式的学习和掌握,工程师可以更好地进行结构设计和分析。
一、板壳弯曲理论简介1. 板壳分类按板面内特征尺寸与厚度之比划分:当L/h < (5~8) 时为厚板,应采用实体单元。
当(5~8) < L/h < (80~100) 时为薄板,可选2D 实体或壳单元当L/h > (80~100) 时为薄膜,可采用薄膜单元。
壳类结构按曲率半径与壳厚度之比划分:当R/h >= 20 时为薄壳结构,可选择薄壳单元。
当6 < R/h < 20 时为中厚壳结构,选择中厚壳单元。
当R/h <= 6 时为厚壳结构。
上述各式中h 为板壳厚度,L 为平板面内特征尺度,R 为壳体中面的曲率半径。
2. 薄板理论的基本假定薄板所受外力有如下三种情况:①外力为作用于中面内的面内荷载。
弹性力学平面应力问题。
②外力为垂直于中面的侧向荷载。
薄板弯曲问题。
③面内荷载与侧向荷载共同作用。
所谓薄板理论即板的厚度远小于中面的最小尺寸,而挠度又远小于板厚的情况,也称为古典薄板理论。
薄板通常采用Kirchhoff-Love 基本假定:①平行于板中面的各层互不挤压,即σz = 0。
②直法线假定:该假定忽略了剪应力和所引起的剪切变形,且认为板弯曲时沿板厚方向各点的挠度相等。
③中面内各点都无平行于中面的位移。
薄板小挠度理论在板的边界附近、开孔板、复合材料板等情况中,其结果不够精确。
3. 中厚板理论的基本假定考虑横向剪切变形的板理论,一般称为中厚板理论或Reissner(瑞斯纳)理论。
该理论不再采用直法线假定,而是采用直线假定,同时板内各点的挠度不等于中面挠度。
自Reissner 提出考虑横向剪切变形的平板弯曲理论后,又出现了许多精化理论。
但大致分为两类,如Mindlin(明特林)等人的理论和Власов(符拉索夫)等人的理论。
厚板理论是平板弯曲的精确理论,即从3D 弹性力学出发研究弹性曲面的精确表达式。
4. 薄壳理论的基本假定也称为Kirchhoff-Love(克希霍夫-勒夫)假定:①薄壳变形前与中曲面垂直的直线,变形后仍然位于已变形中曲面的垂直线上,且其长度保持不变。