рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Основные уравнения теории упругости

Основные уравнения теории упругости - раздел Науковедение, Исследование напряженно-деформированного состояния 1) Статические Уравнения (Дифференциальные Уравнения Равновесия Внутри...

1) Статические уравнения (дифференциальные уравнения равновесия внутри тела – уравнения Навье):

(3.1)

При выводе уравнений (3.1) использованы допущения о сплошности материала и малости деформаций.

2) Геометрические уравнения (соотношения между деформациями и перемещениями – уравнения Коши)

(3.2)

При выводе уравнений (3.2) также использованы допущения о сплошности материала и малости деформаций.

Так как шесть компонент деформаций выражаются только через три компоненты смешения , то деформации не могут быть независимыми друг от друга. Зависимости, выражающие непрерывность деформаций тела без трещин, – это условия сплошности Сен-Венана в виде шести уравнений совместности деформаций

(3.3)

3) Физические уравнения (обобщенный закон Гука для изотропного тела) могут быть выписаны в форме соотношений, где деформации выражены через напряжения:

(3.4)

и в форме равенств, где, наоборот,напряжения выражены через деформации:

(3.5)

где – объёмная деформация, вычисляемая по формуле (1.28).

При выводе уравнений закона Гука использованы допущения о сплошности, упругости, изотропности материала, а также о малости деформаций. Статические уравнения (3.1), связывающие компоненты напряжения с проекциями интенсивности объемной силы , должны удовлетворяться во всех точках внутри тела. Напряжения по объему тела изменяются непрерывно, и при переходе к поверхности они должны находиться в равновесии с внешними нагрузками, действующими на поверхности тела.

Уравнения равновесия на поверхности имеют вид

(3.6)

где – направляющие косинусы внешней нормали к поверхности тела в рассматриваемой точке. Уравнения равновесия (3.6) называют статическими граничными условиями в случае объемного напряженного состояния.

Чтобы определить напряженное состояние в теле под действием заданных нагрузок, необходимо найти шесть компонентов напряжений. Трех статических уравнений (3.1), содержащих шесть компонентов напряжений , недостаточно для их определения. Задача является статически неопределимой. Чтобы получить решение задачи, мы должны рассмотреть упругие деформации тела. Для раскрытия статической неопределимости используются шесть геометрических уравнений Коши (3.2), связывающих перемещения с деформациями, а также шесть физических соотношений между напряжениями и деформациями в виде (3.4) или (3.5). В итоге для определения 15 неизвестных функций

,

имеется 15 уравнений (3.1), (3.2), (3.4) или (3.5). При этом напряжения должны удовлетворять граничным условиям (3.6), деформации – условиям сплошности или неразрывности (3.3), а перемещения – кинематическим граничным условиям (условиям закрепления тела).

Различают прямой, обратный и полуобратный метод решения задач в теории упругости.

1. Прямой метод – метод непосредственного интегрирования уравнений (3.1) и (3.2) для тела заданной конфигурации, нагруженного заданными нагрузками. Точное решение получить или невозможно, или очень трудно. Основные затруднения заключаются в точном удовлетворении кинематическим граничным условиям и уравнениям (3.6). Эти трудности исчезают при решении задачи обратным методом.

2. Решение задачи обратным методом является сравнительно более простым, т. к. этот метод связан с дифференцированием функций. При этом методе, например, задаются перемещениями как функциями координат и отыскиваются на основании уравнений (3.4) деформации, а по ним находят и напряжения на основании уравнений (3.5); знание последних позволяет при помощи уравнений (3.6) определить поверхностные внешние нагрузки, которым соответствуют заданные перемещения.

Имея несколько таких решений, каждое из которых соответствует определенным граничным условиям, можно комбинированием этих решений получить решение и для некоторых задач, которые не решаются прямым методом.

3. Полуобратный метод решения уравнений был предложен Сен-Венаном. При этом методе задают часть перемещений и часть внешней нагрузки и отыскивают остальные компоненты напряженно-деформированного состояния из условия удовлетворения соответствующим уравнениям, приведенным выше.

Рассмотрим обратный способ на примере решения простейшей задачи теории упругости. Характерной особенностью простейших задач является то, что напряжения и деформации – постоянные величины или линейные функции координат.

В этом случае условия сплошности (или неразрывности) Сен-Венана (3.3) тождественно удовлетворяется, ибо в эти уравнения входят слагаемые в виде вторых производных функций деформации по координатам.

К задачам такого рода относятся:

1)центральное растяжение (сжатие) стержней силами, приложенными на торцах;

2)растяжение (сжатие) стержня под действием собственного веса;

3)чистый изгиб призматического стержня;

4)кручение стержня круглого поперечного сечения.

К простейшим задачам относятся также и комбинации указанных четырех задач, например, изгиб с кручением или изгиб с растяжением под действием собственного веса.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Исследование напряженно-деформированного состояния

Задача... Исследование напряженно деформированного состояния... в точке тела Цель решения этой задачи усвоение основ теории напряжений и деформаций...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Основные уравнения теории упругости

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Напряженное состояние в точке тела
Мысленно вырежем в окрестности произвольной точки нагруженного тела элементарный (бесконечно малый) параллелепипед, грани которого перпендик

На наклонной площадке
Найдем напряжения на некоторой наклонной к осям площадке, проходящей через заданную точку. Положение площадки относительно осей координат оп

На заданное направление
Направление касательного напряжения в плоскости сечения с внешней нормалью относите

Определение положения главных площадок
Одной из важнейших задач инженерных расчётов является оценка прочности материалов в наиболее напряжённых точках конструкций. Для решения этой задачи применяют теории прочности, в которых используют

Деформированное состояние в точке тела
При нагружении в теле возникнут не только напряжения, но и деформации – изменения взаимного расположения точек тела. Рассмотрим деформации элементарного параллелепипеда со сторонами

Определение компонентов деформаций
Выражения для компонентов деформация в произвольной точке получим из уравнений Коши (3.2), подставляя в эти уравнения заданные функции перемещений

Определение компонент напряжений
Компоненты напряжения находим из физических уравнений (3.5), связывающих между собой напряжения и деформации. Для этого подставим в (3.5) найденные значения компонентов деформации

Определение поверхностных нагрузок
Поверхностные силымогут быть приложены к боковой поверхности стержня, а также на правом и левом его торцах (см. рис. 12). Определим поверхностные внешние нагрузки, под действием которых возникли на

Плоская деформация
Если при нагружении тела перемещения всех точек в результате деформации происходят только в двух направлениях, т. е. в одной плоскости, то такую деформацию называют плоской. Рассмот

Геометрические уравнения Коши
Из уравнений Коши (3.2) видно, что в произвольной точке стержня три компоненты деформации не равны нулю (4.4) а остальные

Плоское напряженное состояние
Рассмотрим другой предельный случай, когда размер тела в направлении оси ма

Функция напряжений
Итак, решение двумерных задач сводится к интегрированию дифференциальных уравнений равновесия (4.24а) вместе с уравнением совместности деформаций (4.24б). Эти уравнения следует дополнить граничными

Постановка задачи
Прямоугольная полоса с узким поперечным сечением, опертая по концам, изгибается равномерно распределенной нагрузкой (рис. 19).

Решение задачи
Решение плоской задачи осуществим обратным методом, задаваясь сначала функцией напряжений, удовлетворяющей уравнению совместности деформаций Сен-Венана (4.26)

Анализ полученных решений
Сравнивая выражения для напряжений , полученные методами теории упругости и сопротивления материалов, можно сделать следующие выводы:

Постановка задачи
Прямоугольная полоса с узким поперечным сечением оперта шарнирно по концам (рис. 31). Она изгибается под действием собственного веса с интенсивностью

Решение задачи
Покажем, что задачу о напряжениях в указанной полосе можно решить, используя в функцию напряжений , заданной в виде суммы полиномов:

Решение задачи методами сопротивления материалов
На рис. 27 показана расчетная схема балки, нагруженной распределенной нагрузкой и изгибающими моментами

Анализ полученных решений
1. Формулы для касательных напряжений , полученные в теории упругости и элементарной теории изгиба, совпали. 2. Выражение для напр

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги