弹性力学一点的应变状态
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综合测试试题一一、问答题:(简要回答,必要时可配合图件答题。
每小题5分,共10分。
)1、简述固体材料弹性变形的主要特点。
请参见教材第49页。
2、试列出弹塑性力学中的理想弹塑性力学模型(又称弹性完全塑性模型)的应力与应变表达式,并绘出应力应变曲线。
二、填空题:(每空2分,共8分)1、在表征确定一点应力状态时,只需该点应力状态的___个独立的应力分量,它们分别是__。
(参照oxyz直角坐标系)。
2、在弹塑性力学应力理论中,联系应力分量与体力分量间关系的表达式叫___方程,它的缩写式为___。
三、选择题(每小题有四个答案,请选择一个正确的结果。
每小题4分,共16分。
)1、试根据由脆性材料制成的封闭圆柱形薄壁容器,受均匀内压作用,当压力过大时,容器出现破裂。
裂纹展布的方向是:_________。
A、沿圆柱纵向(轴向)B、沿圆柱横向(环向)C、与纵向呈45°角D、与纵向呈30°角2、金属薄板受单轴向拉伸,板中有一穿透形小圆孔。
该板危险点的最大拉应力是无孔板最大拉应力__________倍。
A、2B、3C、4D、53、若物体中某一点之位移u、v、w均为零(u、v、w分别为物体内一点,沿x、y、z直角坐标系三轴线方向上的位移分量。
)则在该点处的应变_________。
A、一定不为零B、一定为零C、可能为零D、不能确定4、以下________表示一个二阶张量。
A、B、C、D、四、试根据下标记号法和求和约定展开下列各式:(共8分)1、;(i ,j = 1,2,3 );2、;五、计算题(共计64分。
)1、试说明下列应变状态是否可能存在:;()上式中c为已知常数,且。
2、已知一受力物体中某点的应力状态为:式中a为已知常数,且a>0,试将该应力张量分解为球应力张量与偏应力张量之和。
为平均应力。
并说明这样分解的物理意义。
3、一很长的(沿z轴方向)直角六面体,上表面受均布压q作用,放置在绝对刚性和光滑的基础上,如图所示。
弹性力学:1.应力:应力是描述一点内力各个方向上单位面积上的作用力的极限值,由于内力具有多重方向性因而应力也有多重方向性,需要用9个量描述,但表面独立的量有6个,实际上这6个量之间真正独立的只有3个。
2.应变;应变是描述一点的变形程度的物理量,变形包括伸缩和方向改变。
一点的应变是一个复杂的物理现象,需要6个量描述,但独立的量只有3个。
3.体积力:作用在物体每一点的外力。
比如每一点都有的重力。
4.面力:作用在物体表面的外力。
比如水给大坝表面的压力。
5.斜面应力公式:一点任一方向的面上的应力与这一点的6个坐标应力之间的关系,这个关系用于应力边界条件和斜面应力的计算。
物体表面的任一点的应力和该点的面力是相同的大小和方向。
6.平衡微分方程:分析一点:反映一点的体积力与该点的6个坐标应力之间的受力平衡的方程,方程是偏微分形式的方程。
直角坐标下的方程形式上简单,其它坐标的复杂些。
7.可能应力:满足应力边界条件和平衡微分方程的应力场(该点进入弹塑性阶段时还要满足应力形式的屈服条件),因为应力对应的应变不一定是真实应变,因此只满足应力方程的应力只是可能应力而不一定是真实应力。
8.位移:分析一点:一点变形前后的位置差值。
变形体研究的位移是该点空间位置的连续函数。
9.几何方程:分析一点:反映一点位移与该点应变之间关系的方程。
直角坐标的几何方程形式上是最简单的,而其它坐标的复杂些。
10.变形协调方程:变形体不出现开裂或堆叠现象,即一点变形后产生的位移是唯一的,这时对一点的应变分量之间的相互约束关系。
直角坐标下的方程形式上简单,其它坐标的复杂些。
11.物理方程:这是材料变形的固有性质,反映一点应力与应变之间的约束关系,这种约束关系和坐标选取无关,即各种坐标下的物理关系都是相同的函数。
12.弹性:弹性指物体在外界因素(外荷载、温度变化等)作用下引起变形,在外界因素撤除后,完全恢复其初始的形状和尺寸的性质。
13.完全弹性:材料变形性质只有弹性而没有其他如流变、塑性等变形性质。
第三章应变状态分析位移与变形正应变纯变形位移与刚性转动位移应变分量坐标转轴公式主应变齐次方程组体积应变变形协调方程变形协调方程证明变形与应变分量切应变几何方程与应变张量位移增量的分解应变张量应变状态特征方程变形协调的物理意义变形协调方程的数学意义多连域的变形协调一、内容介绍本章讨论弹性体的变形,物体的变形是通过应变分量确定的。
因此,首先确定位移与应变分量的基本关系-几何方程。
由于应变分量和刚体转动都是通过位移导数表达的,因此必须确定刚体转动位移与纯变形位移的关系,才能完全确定一点的变形。
对于一点的应变分量,在不同坐标系中是不同的。
因此,应变状态分析主要是讨论不同坐标轴的应变分量变化关系。
这个关系就是应变分量的转轴公式;根据转轴公式,可以确定一点的主应变和应变主轴等。
当然,由于应变分量满足二阶张量变化规律,因此具体求解可以参考应力状态分析。
应该注意的问题是变形协调条件,就是位移的单值连续性质。
假如位移函数不是基本未知量,由于弹性力学是从微分单元体入手讨论的,因此变形后的微分单元体也必须满足连续性条件。
这在数学上,就是应变分量必须满足变形协调方程。
在弹性体的位移边界,则必须满足位移边界条件。
二、重点1、应变状态的定义:正应变与切应变;应变分量与应变张量;2、几何方程与刚体转动;3、应变状态分析和应变分量转轴公式;4、应变状态特征方程和应变不变量;主应变与应变主轴;5、变形协调方程与位移边界条件。
§3.1 位移分量与应变分量几何方程学习思路:知识点由于载荷的作用或者温度的变化,物体内各点在空间的位置将发生变化,就是产生位移。
这一移动过程,弹性体将同时发生两种可能的变化:刚体位移和变形位移。
变形位移是与弹性体的应力有着直接的关系。
弹性体的变形通过微分六面体单元描述,微分单元体的变形分为两个部分,一是微分单元体棱边的伸长和缩短;二是棱边之间夹角的变化,分别使用正应变和切应变表示这两种变形的。
由于是小变形问题,单元变形可以投影于坐标平面分析。