Плоская задача теории упругости

Нижегородский государственный

архитектурно-строительный университет.

Кафедра сопротивления материалов и теории упругости.

Расчетно-проектировочная работа

Плоская задача теории упругости

Выполнил: Студент гр. 163 А.В.Троханов

Проверила: Т.П. Виноградова

Н.Новгород 2002 г.

Из тела находящегося в плоском напряженном состоянии, выделена пластина, толщина которой 1 см, размеры в плане 20х20 см.

Схема закрепления пластины.

Задаваясь функцией напряжений, общий вид которой

Ф (х,у)=а₁х³у+а₂х³+а₃х²у+а₄х²+а₅ху+а₆у²+а₇ху²+а₈у³+а₉ху³

Принять два коэффициента функции согласно таблиц 1 и 2, остальные шесть коэффициентов принять равными нулю. В этих же таблицах даны значения модуля упругости Е и коэффициента Пуассона для материала пластины.

Найти общие выражения для напряжений s_х, s_у, t_ху (объемные силы не учитывать) и построить эпюры этих напряжений для контура пластины.

Определить выражения для перемещений U и V. Показать графически(на миллиметровке) перемещение пластины в результате деформирования, определив компоненты перемещений U и V в девяти точках, указанных на схеме. Для наглядности изображения для перемещений выбрать более крупный масштаб, чем масштаб длин. Значение U и V свести в таблицу.

Расчет.

Дано: а₃=1/3, а₄= 1

Е=0,69*10⁶ кг/см²

n=0,33

Решение:

1.Проверим, удовлетворяет ли функция напряжений бигармоническому уравнению.

Ф(х,у)=

Поскольку производные

-бигармоническое уравнение удовлетворяется.

2.Определяем компоненты по формулам Эри, принимая объемные силы равными нулю.

s_х=

s_у=

t_ху=

3.Строим эпюры напряжений для контура пластины согласно полученным аналитическим напряжениям.

4.Проверяем равновесие пластины

Уравненения равновесия:

Sх=0 -Т₅+Т₆=0 > 0=0

Sy=0 Т₄+Т₃+Т₂-Т₁-N₂+N₁=0 > 0=0

SM=0 M (T₄T₃)=-M(T₂T₁) > 0=0

удовлетворяется, т.е. пластина находится в равновесии.

5.Для точки А с координатами (5,-5) найти величины главных напряжений и положение главных осей для точки А.

В этой точке напряжения в основных площадках. s_х=0, s_у=-1,33, t_ху=3,33,

Найдем главное напряжение по формуле:

=-0,665±3,396 кгс/см²

s_max=s_I=2,731 МПа

s_min=s_II= -4,061 МПа

Находим направление главных осей.

a_I=39,36^o

a_II=-50,64^o

6.Определяем компоненты деформации

7.Находим компоненты перемещений

Интегрируем полученные выражения

j(у), y(х) –некоторые функции интегрирования

или

После интегрирования получим

где с₁ и с₂ – постоянные интегрирования

С учетом получения выражений для j(у) и y(х) компоненты перемещений имеет вид

Постоянные с₁, с₂, и с определяем из условий закрепления пластины:

1) v =0 или

2) v =0 или

3) u =0 или

Окончательные выражения для функций перемещений u и v

Покажем деформированное состояние пластины определив для этого перемещение в 9-ти точках.

1	2	3	4	5	6	7	8	9
координаты	Х(см)	-10	0	10	10	10	0	-10	-10	0
	У(см)	10	10	10	0	-10	-10	-10	0	0
V*10-4		3,8	0,77	0,58	-0,19	0	0,19	3,2	3,1	0
U*10-4		-3,1	-3,5	-3,9	-1,9	0	-0,23	-0,45	-1,8	-1,9

Масштаб

- длин: в 1см – 2см

- перемещений: в 1см - 1*10^-4см