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弹性力学弹性力学问题的提法和求解

2022/07/16229 作者:佚名
导读:为了阐明一个弹件力学问题,需要说明物体的形状和物体的各部分由什么材料组成(直接给出物体各部分的广义胡克定律当然更好);说明物体所承受的载荷,包括体积力fi、自由边界上的载荷;说明此物体和其他物体的连接情况。例如,所考虑的对象是物体Q,它在边界B1和B2同另两个物体Q1和Q2相连接。如果Q1的刚度比Q大得多,则B1上各点的位移就基本上由Q1的位移决定。这样,对Q来说,B1上各点的位移是由外界给定的,

为了阐明一个弹件力学问题,需要说明物体的形状和物体的各部分由什么材料组成(直接给出物体各部分的广义胡克定律当然更好);说明物体所承受的载荷,包括体积力fi、自由边界上的载荷;说明此物体和其他物体的连接情况。例如,所考虑的对象是物体Q,它在边界B1B2同另两个物体Q1Q2相连接。如果Q1的刚度比Q大得多,则B1上各点的位移就基本上由Q1的位移决定。这样,对Q来说,B1上各点的位移是由外界给定的,因而有位移边界条件(2)。如果Q2的刚度比Q小得多,则Q2基本上不能限制B2上各点的位移。这样,对Q来说,B2可看作是自由的,因而有载荷的边界条件(9)。如果Q1Q2的刚度同Q相差不多,要建立恰当的边界条件就不那么容易,须就具体情况作细致的分析。

对弹性力学的平衡问题,说明上述三个方面便可以了。但对弹性力学的动力问题,还需说明物体的初始状态,即

t=t0时,

式中t0为初始时间,ut0vt0分别为物体在初始时刻的位移和速度,它们应是给定的函数。

求解一个弹性力学问题,就是设法确定弹性体中各点的位移、应变和应力共15个函数。从理论上说,只有15个函数全部确定后,问题才算彻底解决。但在各种具体问题中,常常只关心其中的某几个函数,有时甚至只关心物体的某些部位的某几个函数。所以在实用上,常常不需要确定全部函数。求解时,可用实验方法、数学方法,也可用实验和数学相结合的方法。

实验方法是用机械的、电的、光的以及其他手段在实物上或在模型上测量所需的量。许多复杂而难于计算的问题都是用实验方法求解的(见实验应力分析)。

数学方法就是根据几何方程(1)、应力-应变关系(3a)或(3b)、运动(或平衡)微分方程(5)、边界条件(2)和(9)以及动力问题中的初始条件(10),解出ui、、等15个函数。学方法的优点是提供的数据比较全面,但当前只适用于不太复杂的问题。这方面的研究构成了以数学方法为主要研究手段的数学弹性力学。

对于一些实用上重要的弹性力学问题,常需要同时用实验和数学两种方法求解,以保证结论的可靠性。

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