第九章薄板弯曲ppt课件.ppt
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1、在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么1在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么第第九九章章 薄板弯曲薄板弯曲问题问题概述第一节 有关概念及计算有关概念及计算假设假设 第二节 弹性曲面的微分弹性曲面的微分方程方程第三节 薄板薄板横横截面上的内力截面上的内力第四节 边界条件边界条件 扭矩的等效剪力扭矩的等效剪力第五节 薄板弯曲的直角坐标求解薄板弯曲的直角坐标求解第六节 圆形薄板的轴对称弯曲圆形薄板的轴对称弯曲第七节 变分法求薄板的位移变分法求薄板的位移2在日常生活中,
2、随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么概述薄板区别于厚板。通常情况下,板的厚度t与板面的最小尺寸b的比值满足如下条件:则称为薄板。将坐标原点取于中面内的一点,x和y轴在中面内,z 垂直轴向下,如图所示。我们把平分板厚度的平面称为中面。3在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么薄板受到横向荷载(板面)的作用薄板的弯曲问题。薄板受到纵向荷载(板面)的作用平面应力问题;杆件受到横向荷载(杆轴)的作用梁的弯曲问题。杆件受到纵向荷载(杆轴)的作用杆件的拉压问题;当薄板受有一般载荷时,总可以
3、把每一个载荷分解为两个分量,一个是垂直于中面的横向载荷,另一个是作用于中面之内的纵向载荷。对于纵向载荷,可认为它沿薄板厚度均匀分布,按平面应力问题进行计算。本章只讨论由于横向载荷使薄板发生小挠度弯曲所引起的应力、应变和位移。4在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么薄板弯曲问题属于空间问题。其中,根据其内力及变形的特征,又提出了三个计算假定,用以简化空间问题的基本方程,并从而建立了薄板的弯曲理论。当薄板弯曲时,中面所弯成的曲面,称为薄板弹性曲面。小挠度薄板这种板虽然薄,但仍有相当的抗弯刚度。它的特征是:(3)在内力中,仅由横向剪力
4、FS与横向荷载q成平衡,纵向轴力的作用可以不计。(2)在中面位移中,w 是主要的,而纵向位移u,v很小,可以不计;(1)具有一定的刚度,横向挠度b):其中37在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么例2、试求图示四边简支,承受均布载荷q0的矩形薄板之最大挠度。解:取图示坐标系设则在x=0及x=a边界上,边界条件自然满足。将 的表达式代入弹性曲面微分方程38在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 得将 展为傅立叶级数其中m为偶数m为奇数则取微分方程的特解为:39在日常
5、生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么并注意到挠度 是y 的偶函数,则非齐次线性常微分方程的一般解为:利用边界条件 (已用对称性)处,得40在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么挠度的表达式:若a=b,则可见,在级数中仅取两项,就可以达到较高的精度。41在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么例2、矩形薄板OABC的OA边和OC边是简支边,AB边和CB边是自由边,在B点受有横向集中力F,试证w=mxy能满足
6、一切条件,其中m是待定系数。试求挠度、内力和反力。解:满足边界条件。w=mxy满足D 4w=q方程x=0w=0 x=ay=0w=0y=b42在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么其它三个角点的支反力为43在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么固定边椭圆板的边界方程为 Oabyx受均布荷载 作用,如图,试求其挠度和内力。例题144在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么由 ,显然 。因此,从方向解:固定
7、边的边界条件是(a)(b)导数的公式可推出,为了满足边界条件(a),可以令45在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么便可满足式(a)的边界条件。对于均布荷载 ,将式(c)代入方程 得出 ,并从而得因此,只需取(c)46在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 内力 为读者可以检验,最大和最小弯矩为47在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 当 时,便由上述解得出圆板的解答,若令 则椭圆板成为跨度为 的
8、平面应变问题的固端梁。48在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 四边简支矩形板,如图,受有分布荷载 的作用,试用重三角级数求解其挠度。例题249在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么解:将 代入积分式,由三角函数的正交性,及50在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么得代入 ,得挠度的表达式为51在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么
9、 四边简支矩形板,如图,在 的直线上,受有线分布荷载F的作用,F为单位长度上的作用力。试用重三角级数求解其挠度。yxabOFa例题352在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么解:板中的荷载只作用在 的线上,对荷载的积分项 只有在此线上才存在,其余区域上的积分全为0,在 的线上,荷载强度可表示为代入系数 的公式,53在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么(n=1,3,5)得出挠度为54在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为
10、浪费这一点点算不了什么四边简支矩形板,受静水压力作用,如图,试用单三角级数求解其挠度。xyaO例题455在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么解:应用莱维法的单三角级数求解,将 代入书中96式(d)右边的自由项,即代入式(d),方程的特解可取为56在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么从而得到 和挠度 的表达式。在本题中,由于结构及荷载对称于 轴,应为 的偶函数,由此,。于是 的表达式为57在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也
11、许你认为浪费这一点点算不了什么在 的边界,有简支边条件 将挠度 代入边界条件,记 ,得58在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么解出从而得挠度解答59在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 发生在薄板的中心点的挠度为与板上作用有均布荷载 的解答相比,本题的中心点挠度为均布荷载下中心点挠度的1/2。又由 的条件,求出最大挠度为60在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 126 圆形薄板的轴对称弯曲圆形
12、薄板的轴对称弯曲 求解圆板弯曲问题时,采用极坐标较方便。如果圆形薄板所受的横向载荷是绕z 轴对称的(z 轴垂直板面向下),则该弹性薄板的位移也将是绕z 轴对称的,即 只是r 的函数,不随 而变。一、弹性曲面微分方程 参照直角坐标下的弹性曲面微分方程。极坐标下,圆形薄板轴对称弯曲时,曲面微分方程可写成:或61在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 二、内力展开后得:该微分方程的通解为其中 是任意一个特解。从薄板内取出一个微分单元体,图示。在 r 为常量的横截面上,弯矩和横向剪力分别为Mr 和 ;在 为常量的横截面上,则为 和 。由
13、于是轴对称问题,故没有扭矩。62在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 把x 轴和y 轴分别转到这个微分单元体的r 和 方向,则利用坐标转换公式,有:63在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 三、应力分量三、应力分量利用坐标转换公式,同理有:将应力分量用内力表示有:64在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么例3、半径为a的实心圆板,周边固支,受均布载荷 及圆心处的集中力P 作用,求挠度。解:由题意
14、知,本题为圆板轴对称弯曲,挠曲线方程为:取特解知通解为由实心圆板中心处的挠度 应有界知:从板中取出半径为r 的部分圆板,由z方向的平衡条件给出65在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么故而又有故由 得由 得故板的挠度66在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 127 变分法求薄板的位移变分法求薄板的位移 薄板小挠度弯曲时,为微量,可略去不计。此时弹性薄板的变形能:用挠度 表示:67在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪
15、费这一点点算不了什么 其中A为薄板面积。对于板边固定的任意形状板,以及板边界处 的多边形(板中无孔洞),由分步积分公式得:对于固定板,即对于沿板边 的矩形板,总有 或因此68在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么即弹性板的变形能简化为:例4 求四边简支矩形板 在均布载荷 作用下的挠度。解:用里兹法。取板的挠度为如下重三角级数显然,该级数的每一项都满足四边简支的边界条件。板的弹性变形能:69在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 在均布载荷 作用下,外力势能V 为总
16、位能:由取极值的条件得出:(m,n均为奇数)70在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 由此得出故(m,n均为奇数)(m或n为偶数时)71在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么练习12.1 矩形薄板具有固定边OA,简支边OC及自由边AB和BC,角点B处有链杆支承,板边所受荷载如图所示。试将板边的边界条件用挠度表示。xyzM0qoAC CBab解:(1)OA边(2)OC边后一式用挠度表示为72在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也
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