弹性力学基础
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一、基本物理量应力张量:在直角坐标系中,过弹性体内任一点取分别平行于三个坐标平面的三个微平面,它们的外法线方向分别为三个坐标轴的方向,将三个剪应力平行于坐标轴的两个分量;由此共得九个应力分量,记为:⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=zz zy zx yz yy yx xz xy xx ττττττττττ;每个分量的第一下标表示应力分量所在平面的外法线方向,第二下标表示应力分量的方向。
应力分量的正负号规定为:当应力分量所在平面的外法线方向与某坐标轴同向时,应力分量的方向也与相应坐标轴同向;当应力分量所在平面的外法线方向与某坐标轴反向时,应力分量的方向也与相应坐标轴反向。
3、应变弹性体内某一点的正应变(线应变):设P 为弹性体内任意点,过P 点某一微元线段变形前的长度为l ∆,变形后的长度为'l ∆,定义P 点l 方向的正应变为:lll l ll ∆∆-∆=→∆'lim 0ε。
即正应变表示单位长度线段的伸长或缩短。
弹性体内某一点的剪应变(角应变):设r l ∆和s l ∆为过P 点的两微元线段,变形前两线段相互垂直,定义变形后两线段间夹角的改变量(弧度)为角应变,夹角减小则角应变为正。
应变张量:在直角坐标系中,过弹性体内任一点取分别平行三个坐标轴的线段,按上述原则定义各应变分量,得:⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=zz zy zx yz yy yx xz xy xx εεεεεεεεεε;两个下标相同的分量为正应变,其它为剪应变。
关于主应变和主应变方向的讨论与主应力基本相同,可以证明,主应变方向与主应力方向重合。
4、外力体积力:作用于弹性体内部每一点上,如重力、电磁力、惯性力等。
设V ∆为包含P 点的微元体,作用于该微元体上的体积力为V F ∆,则定义P 点的体积力为:{}Tz y x V V f f f V=∆∆=→∆F f 0lim。
表面力:作用于弹性体表面,如压力,约束力等。
设S ∆为包含P 点的微元面,作用于该微元面上的表面力为S F ∆,则定义P 点的表面力为:{}Tz y x S S s s s S=∆∆=→∆F s 0lim 。