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件,公式左边表示物体表面的外力,右边是弹性体内部趋近于边界的应力分量。公式给出了应力分量与面力之间的关系,称为静力边界条件或面力边界条件。平衡微分方程和面力边界条件都是平衡条件的表达形式,前者表示物体内部的平衡,后者表示物体边界部分的平衡。
f显然,若已知应力分量满足平衡微分方程和面力边界条件,则物体平衡;反之,如物体平衡,则应力分量必须满足平衡微分方程和面力边界条件。
§26坐标变换的应力分量和应力张量
学习思路一点的应力不仅随着点的位置改变而变化,而且由于截面的法线方向不同,截面上的应力也不同。因此必须探讨一点任意截面应力之间的变化关系。应力分量能够描述一点的应力状态,因此确定不同截面应力分量的变化规律,就可以确定应力状态。本节分析坐标系改变时应力分量的变化规律。为了简化分析,首先假设斜截面的法线与新坐标轴方向相同,建立斜截面应力矢量表达式。然后利用斜截面应力矢量与应力分量的关系,将应力矢量投影于各个坐标轴得到应力分量表达式。应力分量的转轴公式说明:应力分量满足张量变换条件。根据切应力互等定理,应力张量是二阶对称张量。转轴公式说明了一点的应力状态,尽管截面方位的变化导致应力分量改变,但是一点的应力状态是不变的。学习要点:1坐标系的变换;量的投影4应力分量转轴公式2坐标平面的应力矢量3应力分
5平面问题的转轴公式。
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一点的应力不仅是坐标的函数,随着弹性体中点的位置改变而变化,而且即使同一点,由于截面的法线方向不同,截面上的应力也不相同。一点的应力随着截面的法线方向的改变而变化称为应力状态。应力状态分析就是讨论一点不同截面的应力变化规律。由于应力分量可以描述应力状态,因此讨论坐标系改变时,一点的各个应力分量的变化就可以确定应力状态。当坐标系改变时,同一点的各个应力分量将作如何的改变。
f容易证明,坐标系仅作平移变换时,同一点的应力分量是不会改变的,因此只须考虑坐标系旋转的情况。假设在已知坐标系Oxyz中,弹性体中某点的应力分量为
如果让坐标系转过一个角度,得到一个新的坐标系Oxyz。设新坐标系与原坐标系之间有如下关系
其中,li,mi,
i表示新坐标轴Oxyz与原坐标轴Oxyz之间的夹角方向余弦。如果用
表示同一点在新坐标系下的应力分量

f作斜截面ABC与x轴垂直,其应力矢量为p
,则
根据应力矢量与应力分量的表达式
设i,j,k为新坐标系Oxyz的三个坐标轴方向的单位矢量r
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