1.什么是弹性力学
弹性力学,也称弹性理论,固体力学学科的一个分支,其中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应力、应变和位移。
2.弹性力学的基本假定
(1)连续性——假设所研究的整个弹性体内部完全由组成物体的介质所充满,各个质点之间不存在任何空隙。
(2)完全弹性——对应一定的温度,如果应力和应变之间存在一一对应关系,而且这个关系和时间无关,也和变形历史无关,称为完全弹性材料。
完全弹性分为线性弹性和非线性弹性
材料弹性常数不随应力或应变的变化而改变
(3)均匀性——假设弹性物体是由同一类型的均匀材料组成的。
(4)各向同性——假定物体在各个不同的方向上具有相同的物理性质。
(5)小变形——假设在外力或者其他外界因素(如温度等)的影响下,物体的变形与物体自身几何尺寸相比属于高阶小量。
3.概念:
体力:分布在物体体积内的力,如重力和惯性力。
面力:分布在物体表面上的力,如流体压力和接触力。
内力:外界因素作用下,物体内部各个部分之间的相互作用力
应力:分布在物体内部任意点上的力,实质上是面力的一种
应变:是描述物体受力后发生变形的相对概念的力学量
位移:物体内任一点位置的移动
平面应力问题:只在板边上受有平行于板面并且不沿厚度变化的面力或约束。
(1) 几何特征:一个方向的尺寸比另两个方向的尺寸小得多。
(2)应力特征:平面应力问题只有三个应力分量:应变分量、位移分量也仅为x、y 的函数,与z 无关。
平面应变问题:(1) 几何特征:一个方向的尺寸比另两个方向的尺寸大得多,且沿长度方向几何形状和尺寸不变化。
(2)应力特征:以任一横截面为xy 面,任一纵线为z 轴。
设z方向为无限长,则沿z 方向其他变量都不变化,仅为x,y 的函数。
4.圣维南原理(用积分的方式表示)见例题
圣维南原理: 若把物体的一小部分边界上的面力,变换为分布不同但静力等效的面力,则近处的应力分布将有显著改变,而远处所受的影响可忽略不计。
5.逆解法、半逆解法
逆解法:(1)根据问题的条件(几何形状、受力特点、边界条件等),假设各种满足相容方程的φ(x,y)的形式;
(2)然后利用应力分量计算式,求出(具有待定系数);
(3)再利用应力边界条件式,来考察这些应力函数φ(x,y)对应什么样的边界面力问题,从而得知所设应力函数φ(x,y)可以求解什么问题。
半逆解法:(1)根据问题的条件(几何形状、受力特点、边界条件等),假设部分应力分量的某种函数形式;
(2)根据与应力函数φ(x,y)的关系及,求出φ(x,y)的形式;
(3)最后利用式(2-24)计算出并让其满足边界条件和位移单值条件。
6.极坐标与直角坐标的区别
直角坐标点是(x,y)
极坐标是(ρ,θ)
ρ表示极径,θ表示极径与极轴(相当于x的正半轴)夹角
x = ρcosθ
y = ρsinθ
7.应力集中
1. 孔边应力集中概念
由于弹性体中存在小孔,使得孔边的应力远大于无孔时的应力,也远大于距孔稍远处的应力。
称为孔边的应力集中。