大学精品课件:第4章 6-7 圆环.ppt

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1、4.6 4.6 圆环或圆筒受均布压力圆环或圆筒受均布压力 二二. . 应力边界条件应力边界条件 圆筒内半径圆筒内半径a,a,外半径外半径b b ( (取单位厚度取单位厚度) ) qa qb a b 受内压 ba qq 外压 该问题可简化为轴对称该问题可简化为轴对称 问题求解问题求解 一一. 计算模型计算模型: 受力:受力: 0)( | a aa q 内边界内边界 外边界外边界 0)( | b bb q 三三. . 应力分量应力分量 注意到注意到 0)( , 0)( ba 自然满足自然满足 bb aa qC b A qC a A 2 2 | | 联立求解联立求解 22 22 22 22 , )(

2、 ab qbqa C ab qqba A baab 0 2 2 C r A C r A 据据(4(4- -11)11)式式 代入(代入(4 4- -1111)即得拉密()即得拉密(lamelame)解答)解答 (4-13) ba q b a a q a b b 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 ba q b a a q a b b 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 对于只有内压力或者只有外部压力的情况,对于只有内压力或者只有外部压力的情况, 以上公式可以进一步简化以上公式可以进一步简化( (教材教材4 4- -14)14) 四四. .位移分量(见位移分量(见4 41

3、212): cossin )1 ()1 ( 1 KIFu C A E u 若适当给定约束条件,无刚体位移若适当给定约束条件,无刚体位移 00|,| 2/0 IKFuu 0 )1 ( 1 )1 ( u E C E A u aar q a b r b q a b r b 1)( 1)( , 1)( 1)( 2 2 2 2 qa r 显然显然 ”拉“(压), “ r aarrr a q| q ab ab max 2 2 max 1)/( 1)/( 五五. 特例特例 1.1.只受内压只受内压 0, 0 ba qq r qb 0, 0 ba qq bbr q b a r a q b a r a 2 2

4、2 2 )(1 )(1 , )(1 )(1 (4-14) ”受压均为“-, r 发生在内壁)( bar q b a 2 )(1 2 1|/| , 2|/| b arb q qab 而外壁 时,内壁当 bbrrarr q |,0| 2.2.只受外压只受外压 3. 无限域开圆孔无限域开圆孔 )0 ba qbq(时:内压作用下:当 aa b r q r a q ba b br b 2 2 22 2 22 2 ) 11 ( ) 11 ( lim aa b q r a q ba b br b 2 2 22 2 22 2 ) 11 ( ) 11 ( lim r qa r 验证圣维南原理,在验证圣维南原理,

5、在 处,处, 应力很小,可以不计,即在内压应力很小,可以不计,即在内压 qa 作用下,作用下,b 处影响可不计。处影响可不计。 作业:求出r=4b处应力的表达式 ar (4)(4)针孔问题(应力集中)针孔问题(应力集中) 受外压qb内径a0时: bbar qq b a 2 )(1 2 | 2 孔虽然很小,但孔边应力却提高了近2倍, 这就是应力集中现象。实际工作中孔边 发生开裂,就是这个原因。 如果外力为拉力,则此处为2倍的拉力 作业 4-4, 4-7 例例1:曲梁纯弯曲问题的弹力解答:曲梁纯弯曲问题的弹力解答 曲梁区域由两对圆弧坐标线和两条径线围成,曲梁区域由两对圆弧坐标线和两条径线围成, 设

6、厚度为单位设厚度为单位1 x 0 a b M 由于是纯弯曲,各截面由于是纯弯曲,各截面M相同,因而应力相同,因而应力 分量与分量与 无关,为轴对称问题。无关,为轴对称问题。 解解:(一一)应力分量应力分量,据据(4-11) 0 2)ln23( 2)ln21( 2 2 rr r CrB r A CrB r A 其中其中A、B、C为常数,须由边界条件确定为常数,须由边界条件确定 其边界条件:其边界条件: 0)( 0| arr arr 内边界内边界 外边界外边界 0)( 0| brr brr 主(长)边界:主(长)边界: 上边界上边界 次(短)边界:次(短)边界: 0)( | 0| r b a b

7、a Mrdr dr (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 下边界下边界 0)( | 0| 0 0 0 r b a b a Mrdr dr (8) (9) (10) 其中(其中(2)、()、(4)、()、(7)、()、(10)满足)满足 由:(由:(1)、()、(2):): 02)ln21( 02)ln21( 2 2 CbB b A CaB a A 由:(由:(5)或()或(8) 02)ln21( 2 b a CrB r A r (a) (b) (c) 由:(由:(6)或()或(9) MabCaabbabB a b A)()lnln()(ln 222222 (d) 从上式可见,

8、(从上式可见,(a),(b)满足(满足(c)必满足。联立必满足。联立 (a),(b),(d)求解:求解: )lnln(2 )(2 ln4 2222 22 22 aabbab S M C S abM B S a b bMa A 222222 )(ln4)( b a baabS其中: 故应力分量表达式:故应力分量表达式: )lnlnln( 4 )lnlnln( 4 2222 2 22 22 2 22 ab r a a b r b a b r ba S M r a a b r b a b r ba S M r 讨论:位移分量确定:讨论:位移分量确定: 须给出位移约束条件。设须给出位移约束条件。设 0, 0, 0 0 2 0 r v v u ba rr r 处和 代入:代入: )1 (2)1 (2 )31 () 1(ln)1 (2)1 ( 1 CrBr BrrBr r A E ur 得:得:N=0,K=0 )1 (2)1 ( ln)1 (2)1( 1 00 00 0 CrBr rBr r A E H 代回位移表达式(代回位移表达式(4-12)即得位移分量)即得位移分量 本例可见,尽管位移分量中含多值函数项(本例可见,尽管位移分量中含多值函数项( 项),但项),但 Thank Everybody !

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