弹性力学简明教程_习题解答

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弹性力学简明教程_课后习题解答

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弹性力学简明教程(第四版)课后习题解答徐芝纶第一章绪论【1-1】试举例说明什么就是均匀的各向异性体,什么就是非均匀的各向同性体?【分析】均匀的各项异形体就就是满足均匀性假定,但不满足各向同性假定;非均匀的各向异性体,就就是不满足均匀性假定,但满足各向同性假定。

【解答】均匀的各项异形体如:竹材,木材。

非均匀的各向同性体如:混凝土。

【1-2】一般的混凝土构件与钢筋混凝土构件能否作为理想弹性体?一般的岩质地基与土质地基能否作为理想弹性体?【分析】能否作为理想弹性体,要判定能否满足四个假定:连续性,完全弹性,均匀性,各向同性假定。

【解答】一般的混凝土构件与土质地基可以作为理想弹性体;一般的钢筋混凝土构件与岩质地基不可以作为理想弹性体。

【1-3】五个基本假定在建立弹性力学基本方程时有什么作用?【解答】(1)连续性假定:假定物体就是连续的,也就就是假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满,不留下任何空隙。

引用这一假定后,物体的应力、形变与位移等物理量就可以瞧成就是连续的。

因此,建立弹性力学的基本方程时就可以用坐标的连续函数来表示她们的变化规律。

完全弹性假定:假定物体就是完全弹性的,即物体在对应形变的外力被去除后,能够完全恢复原型而无任何形变。

这一假定,还包含形变与引起形变的应力成正比的涵义,亦即两者之间就是成线性关系的,即引用这一假定后,应力与形变服从胡克定律,从而使物理方程成为线性的方程,其弹性常数不随应力或形变的大小而变。

均匀性假定:假定物体就是均匀的,即整个物体就是由同一材料组成的,引用这一假定后整个物体的所有各部分才具有相同的弹性,所研究物体的内部各质点的物理性质都就是相同的,因而物体的弹性常数不随位置坐标而变化。

各向同性假定:假定物体就是各向同性的,即物体的弹性在所有各个方向都相同,引用此假定后,物体的弹性常数不随方向而变。

小变形假定:假定位移与变形就是微小的。

亦即,假定物体受力以后整个物体所有各点的位移都远远小于物体原来的尺寸,而且应变与转角都远小于1。

2020年弹性力学简明教程(第四版)_课后习题解答

2020年弹性力学简明教程(第四版)_课后习题解答

作者:非成败作品编号:92032155GZ5702241547853215475102时间:2020.12.13弹性力学简明教程(第四版)课后习题解答徐芝纶第一章绪论【1-1】试举例说明什么是均匀的各向异性体,什么是非均匀的各向同性体?【分析】均匀的各项异形体就是满足均匀性假定,但不满足各向同性假定;非均匀的各向异性体,就是不满足均匀性假定,但满足各向同性假定。

【解答】均匀的各项异形体如:竹材,木材。

非均匀的各向同性体如:混凝土。

【1-2】一般的混凝土构件和钢筋混凝土构件能否作为理想弹性体?一般的岩质地基和土质地基能否作为理想弹性体?【分析】能否作为理想弹性体,要判定能否满足四个假定:连续性,完全弹性,均匀性,各向同性假定。

【解答】一般的混凝土构件和土质地基可以作为理想弹性体;一般的钢筋混凝土构件和岩质地基不可以作为理想弹性体。

【1-3】五个基本假定在建立弹性力学基本方程时有什么作用?【解答】(1)连续性假定:假定物体是连续的,也就是假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满,不留下任何空隙。

引用这一假定后,物体的应力、形变和位移等物理量就可以看成是连续的。

因此,建立弹性力学的基本方程时就可以用坐标的连续函数来表示他们的变化规律。

完全弹性假定:假定物体是完全弹性的,即物体在对应形变的外力被去除后,能够完全恢复原型而无任何形变。

这一假定,还包含形变与引起形变的应力成正比的涵义,亦即两者之间是成线性关系的,即引用这一假定后,应力与形变服从胡克定律,从而使物理方程成为线性的方程,其弹性常数不随应力或形变的大小而变。

均匀性假定:假定物体是均匀的,即整个物体是由同一材料组成的,引用这一假定后整个物体的所有各部分才具有相同的弹性,所研究物体的内部各质点的物理性质都是相同的,因而物体的弹性常数不随位置坐标而变化。

各向同性假定:假定物体是各向同性的,即物体的弹性在所有各个方向都相同,引用此假定后,物体的弹性常数不随方向而变。

弹性力学简明教程(第四版)_课后习题解答之欧阳化创编

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弹性力学简明教程(第四版)课后习题解答徐芝纶第一章绪论【1-1】试举例说明什么是均匀的各向异性体,什么是非均匀的各向同性体?【分析】均匀的各项异形体就是满足均匀性假定,但不满足各向同性假定;非均匀的各向异性体,就是不满足均匀性假定,但满足各向同性假定。

【解答】均匀的各项异形体如:竹材,木材。

非均匀的各向同性体如:混凝土。

【1-2】一般的混凝土构件和钢筋混凝土构件能否作为理想弹性体?一般的岩质地基和土质地基能否作为理想弹性体?【分析】能否作为理想弹性体,要判定能否满足四个假定:连续性,完全弹性,均匀性,各向同性假定。

【解答】一般的混凝土构件和土质地基可以作为理想弹性体;一般的钢筋混凝土构件和岩质地基不可以作为理想弹性体。

【1-3】五个基本假定在建立弹性力学基本方程时有什么作用?【解答】(1)连续性假定:假定物体是连续的,也就是假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满,不留下任何空隙。

引用这一假定后,物体的应力、形变和位移等物理量就可以看成是连续的。

因此,建立弹性力学的基本方程时就可以用坐标的连续函数来表示他们的变化规律。

完全弹性假定:假定物体是完全弹性的,即物体在对应形变的外力被去除后,能够完全恢复原型而无任何形变。

这一假定,还包含形变与引起形变的应力成正比的涵义,亦即两者之间是成线性关系的,即引用这一假定后,应力与形变服从胡克定律,从而使物理方程成为线性的方程,其弹性常数不随应力或形变的大小而变。

均匀性假定:假定物体是均匀的,即整个物体是由同一材料组成的,引用这一假定后整个物体的所有各部分才具有相同的弹性,所研究物体的内部各质点的物理性质都是相同的,因而物体的弹性常数不随位置坐标而变化。

各向同性假定:假定物体是各向同性的,即物体的弹性在所有各个方向都相同,引用此假定后,物体的弹性常数不随方向而变。

小变形假定:假定位移和变形是微小的。

亦即,假定物体受力以后整个物体所有各点的位移都远远小于物体原来的尺寸,而且应变和转角都远小于1。

弹性力学简明教程课后习题解答(精校版)

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弹性力学简明教程(第四版)课后习题解答第一章绪论【1-1】试举例说明什么是均匀的各向异性体,什么是非均匀的各向同性体?【分析】均匀的各项异形体就是满足均匀性假定,但不满足各向同性假定;非均匀的各向异性体,就是不满足均匀性假定,但满足各向同性假定。

【解答】均匀的各项异形体如:竹材,木材。

非均匀的各向同性体如:混凝土。

【1-2】一般的混凝土构件和钢筋混凝土构件能否作为理想弹性体?一般的岩质地基和土质地基能否作为理想弹性体?【分析】能否作为理想弹性体,要判定能否满足四个假定:连续性,完全弹性,均匀性,各向同性假定。

【解答】一般的混凝土构件和土质地基可以作为理想弹性体;一般的钢筋混凝土构件和岩质地基不可以作为理想弹性体。

【1-3】五个基本假定在建立弹性力学基本方程时有什么作用?【解答】(1)连续性假定:假定物体是连续的,也就是假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满,不留下任何空隙。

引用这一假定后,物体的应力、形变和位移等物理量就可以看成是连续的。

因此,建立弹性力学的基本方程时就可以用坐标的连续函数来表示他们的变化规律。

完全弹性假定:假定物体是完全弹性的,即物体在对应形变的外力被去除后,能够完全恢复原型而无任何形变。

这一假定,还包含形变与引起形变的应力成正比的涵义,亦即两者之间是成线性关系的,即引用这一假定后,应力与形变服从胡克定律,从而使物理方程成为线性的方程,其弹性常数不随应力或形变的大小而变。

均匀性假定:假定物体是均匀的,即整个物体是由同一材料组成的,引用这一假定后整个物体的所有各部分才具有相同的弹性,所研究物体的内部各质点的物理性质都是相同的,因而物体的弹性常数不随位置坐标而变化。

各向同性假定:假定物体是各向同性的,即物体的弹性在所有各个方向都相同,引用此假定后,物体的弹性常数不随方向而变。

小变形假定:假定位移和变形是微小的。

亦即,假定物体受力以后整个物体所有各点的位移都远远小于物体原来的尺寸,而且应变和转角都远小于1。

弹性力学简明教程(第四版)_课后习题解答汇总

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弹性力学简明教程(第四版)课后习题解答徐芝纶第一章绪论【1-1】试举例说明什么是均匀的各向异性体,什么是非均匀的各向同性体?【分析】均匀的各项异形体就是满足均匀性假定,但不满足各向同性假定;非均匀的各向异性体,就是不满足均匀性假定,但满足各向同性假定。

【解答】均匀的各项异形体如:竹材,木材。

非均匀的各向同性体如:混凝土。

【1-2】一般的混凝土构件和钢筋混凝土构件能否作为理想弹性体?一般的岩质地基和土质地基能否作为理想弹性体?【分析】能否作为理想弹性体,要判定能否满足四个假定:连续性,完全弹性,均匀性,各向同性假定。

【解答】一般的混凝土构件和土质地基可以作为理想弹性体;一般的钢筋混凝土构件和岩质地基不可以作为理想弹性体。

【1-3】五个基本假定在建立弹性力学基本方程时有什么作用?【解答】(1)连续性假定:假定物体是连续的,也就是假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满,不留下任何空隙。

引用这一假定后,物体的应力、形变和位移等物理量就可以看成是连续的。

因此,建立弹性力学的基本方程时就可以用坐标的连续函数来表示他们的变化规律。

完全弹性假定:假定物体是完全弹性的,即物体在对应形变的外力被去除后,能够完全恢复原型而无任何形变。

这一假定,还包含形变与引起形变的应力成正比的涵义,亦即两者之间是成线性关系的,即引用这一假定后,应力与形变服从胡克定律,从而使物理方程成为线性的方程,其弹性常数不随应力或形变的大小而变。

均匀性假定:假定物体是均匀的,即整个物体是由同一材料组成的,引用这一假定后整个物体的所有各部分才具有相同的弹性,所研究物体的内部各质点的物理性质都是相同的,因而物体的弹性常数不随位置坐标而变化。

各向同性假定:假定物体是各向同性的,即物体的弹性在所有各个方向都相同,引用此假定后,物体的弹性常数不随方向而变。

小变形假定:假定位移和变形是微小的。

亦即,假定物体受力以后整个物体所有各点的位移都远远小于物体原来的尺寸,而且应变和转角都远小于1。

弹性力学简明教程第四版习题详解

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弹性力学简明教程(第四版)习题解答第一章【1-1】试举例说明什么是均匀的各向异性体,什么是非均匀的各向同性体?【分析】均匀的各项异形体就是满足均匀性假定,但不满足各向同性假定;非均匀的各向异性体,就是不满足均匀性假定,但满足各向同性假定。

【解答】均匀的各项异形体如:竹材,木材。

非均匀的各向同性体如:混凝土。

【1-2】一般的混凝土构件和钢筋混凝土构件能否作为理想弹性体?一般的岩质地基和土质地基能否作为理想弹性体?【分析】能否作为理想弹性体,要判定能否满足四个假定:连续性,完全弹性,均匀性,各向同性假定。

【解答】一般的混凝土构件和土质地基可以作为理想弹性体;一般的钢筋混凝土构件和岩质地基不可以作为理想弹性体。

【1-3】五个基本假定在建立弹性力学基本方程时有什么作用?【解答】(1)连续性假定:假定物体是连续的,也就是假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满,不留下任何空隙。

引用这一假定后,物体的应力、形变和位移等物理量就可以看成是连续的。

因此,建立弹性力学的基本方程时就可以用坐标的连续函数来表示他们的变化规律。

完全弹性假定:假定物体是完全弹性的,即物体在对应形变的外力被去除后,能够完全恢复原型而无任何形变。

这一假定,还包含形变与引起形变的应力成正比的涵义,亦即两者之间是成线性关系的,即引用这一假定后,应力与形变服从胡克定律,从而使物理方程成为线性的方程,其弹性常数不随应力或形变的大小而变。

均匀性假定:假定物体是均匀的,即整个物体是由同一材料组成的,引用这一假定后整个物体的所有各部分才具有相同的弹性,所研究物体的内部各质点的物理性质都是相同的,因而物体的弹性常数不随位置坐标而变化。

各向同性假定:假定物体是各向同性的,即物体的弹性在所有各个方向都相同,引用此假定后,物体的弹性常数不随方向而变。

小变形假定:假定位移和变形是微小的。

亦即,假定物体受力以后整个物体所有各点的位移都远远小于物体原来的尺寸,而且应变和转角都远小于1。

弹性力学简明教程习题答案

弹性力学简明教程习题答案

《弹性力学简明教程》习题提示和参考答案第二章习题的提示与答案2-1是2-2是2-3按习题2-1分析。

2-4按习题2-2分析。

2-5在的条件中,将出现2、3阶微量。

当略去3阶微量后,得出的切应力互等定理完全相同。

2-6同上题。

在平面问题中,考虑到3阶微量的精度时,所得出的平衡微分方程都相同。

其区别只是在3阶微量(即更高阶微量)上,可以略去不计。

2-7应用的基本假定是:平衡微分方程和几何方程─连续性和小变形,物理方程─理想弹性体。

2-8在大边界上,应分别列出两个精确的边界条件;在小边界(即次要边界)上,按照圣维南原理可列出3个积分的近似边界条件来代替。

2-9在小边界OA边上,对于图2-15(a)、(b)问题的三个积分边界条件相同,因此,这两个问题为静力等效。

2-10参见本章小结。

2-11参见本章小结。

2-12参见本章小结。

2-13注意按应力求解时,在单连体中应力分量必须满足(1)平衡微分方程,(2)相容方程,(3)应力边界条件(假设)。

2-14见教科书。

2-15见教科书。

2-16见教科书。

2-17取它们均满足平衡微分方程,相容方程及x=0和的应力边界条件,因此,它们是该问题的正确解答。

2-18见教科书。

2-19提示:求出任一点的位移分量和,及转动量,再令,便可得出。

第三章习题的提示与答案3-1本题属于逆解法,已经给出了应力函数,可按逆解法步骤求解:(1)校核相容条件是否满足,(2)求应力,(3)推求出每一边上的面力从而得出这个应力函数所能解决的问题。

3-2用逆解法求解。

由于本题中l>>h, x=0,l 属于次要边界(小边界),可将小边界上的面力化为主矢量和主矩表示。

3-3见3-1例题。

3-4本题也属于逆解法的问题。

首先校核是否满足相容方程。

再由求出应力后,并求对应的面力。

本题的应力解答如习题3-10所示。

应力对应的面力是:主要边界:所以在边界上无剪切面力作用。

下边界无法向面力;上边界有向下的法向面力q。

弹性力学简明教程第四版_课后习题解答

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弹性力学简明教程(第四版)课后习题解答徐芝纶第一章绪论【1-1】试举例说明什么就是均匀的各向异性体,什么就是非均匀的各向同性体?【分析】均匀的各项异形体就就是满足均匀性假定,但不满足各向同性假定;非均匀的各向异性体,就就是不满足均匀性假定,但满足各向同性假定。

【解答】均匀的各项异形体如:竹材,木材。

非均匀的各向同性体如:混凝土。

【1-2】一般的混凝土构件与钢筋混凝土构件能否作为理想弹性体?一般的岩质地基与土质地基能否作为理想弹性体?【分析】能否作为理想弹性体,要判定能否满足四个假定:连续性,完全弹性,均匀性,各向同性假定。

【解答】一般的混凝土构件与土质地基可以作为理想弹性体;一般的钢筋混凝土构件与岩质地基不可以作为理想弹性体。

【1-3】五个基本假定在建立弹性力学基本方程时有什么作用?【解答】(1)连续性假定:假定物体就是连续的,也就就是假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满,不留下任何空隙。

引用这一假定后,物体的应力、形变与位移等物理量就可以瞧成就是连续的。

因此,建立弹性力学的基本方程时就可以用坐标的连续函数来表示她们的变化规律。

完全弹性假定:假定物体就是完全弹性的,即物体在对应形变的外力被去除后,能够完全恢复原型而无任何形变。

这一假定,还包含形变与引起形变的应力成正比的涵义,亦即两者之间就是成线性关系的,即引用这一假定后,应力与形变服从胡克定律,从而使物理方程成为线性的方程,其弹性常数不随应力或形变的大小而变。

均匀性假定:假定物体就是均匀的,即整个物体就是由同一材料组成的,引用这一假定后整个物体的所有各部分才具有相同的弹性,所研究物体的内部各质点的物理性质都就是相同的,因而物体的弹性常数不随位置坐标而变化。

各向同性假定:假定物体就是各向同性的,即物体的弹性在所有各个方向都相同,引用此假定后,物体的弹性常数不随方向而变。

小变形假定:假定位移与变形就是微小的。

亦即,假定物体受力以后整个物体所有各点的位移都远远小于物体原来的尺寸,而且应变与转角都远小于1。

弹性力学简明教程(第四版)-习题解答(DOC)

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【2-9】试列出图2-17,图2-18所示问题的全部边界条件。

在其端部小边界上,应用圣维南原理列出三个积分的应力边界条件。

xy2h 1h bg ρo()2h b >> h xyl/2/2h MNF SF 1q q图2-17图2-18【分析】有约束的边界上可考虑采用位移边界条件,若为小边界也可写成圣维南原理的三个积分形式,大边界上应精确满足公式(2-15)。

【解答】图2-17:上(y =0)左(x =0) 右(x =b )l0 -1 1 m-1() x f s()1g y h ρ+()1g y h ρ-+() yfs1gh ρ代入公式(2-15)得①在主要边界上x=0,x=b 上精确满足应力边界条件:()()100(),0;===-+=x xy x x g y h σρτ ()()1b b (),0;===-+=x xy x x g y h σρτ②在小边界0y =上,能精确满足下列应力边界条件:()(),0yxy y y gh σρτ===-=③在小边界2y h =上,能精确满足下列位移边界条件:()()220,0====y hy h u v这两个位移边界条件可以应用圣维南原理,改用三个积分的应力边界条件来代替,当板厚=1δ时,可求得固定端约束反力分别为:10,,0s N F F gh b M ρ==-=由于2y h =为正面,故应力分量与面力分量同号,则有:()()()222100000b y y h by y h bxy y h dx gh b xdx dx σρστ===⎧=-⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩⎰⎰⎰ ⑵图2-18①上下主要边界y=-h/2,y=h/2上,应精确满足公式(2-15)lmx f (s)y f (s)2h y =-0 -1 0 q2h y =1-1q-/2()y y h q σ==-,-/2()0yx y h τ==,/2()0y y h σ==,/21()yx y h q τ==-②在x =0的小边界上,应用圣维南原理,列出三个积分的应力边界条件:负面上应力与面力符号相反,有/20/2/20/2/20/2()()()h xy x Sh h x x N h h x x h dx Fdx F ydx M τσσ=-=-=-⎧=-⎪⎪=-⎨⎪⎪=-⎩⎰⎰⎰③在x=l 的小边界上,可应用位移边界条件0,0====l x l x v u 这两个位移边界条件也可改用三个积分的应力边界条件来代替。

弹性力学简明教程 课后习题答案

弹性力学简明教程 课后习题答案

《弹性力学简明教程》习题提示和参考答案第二章习题的提示与答案2-1 是2-2 是2-3 按习题2-1分析。

2-4 按习题2-2分析。

2-5 在的条件中,将出现2、3阶微量。

当略去3阶微量后,得出的切应力互等定理完全相同。

2-6 同上题。

在平面问题中,考虑到3阶微量的精度时,所得出的平衡微分方程都相同。

其区别只是在3阶微量〔即更高阶微量〕上,可以略去不计。

2-7 应用的基本假定是:平衡微分方程和几何方程─连续性和小变形,物理方程─理想弹性体。

2-8 在大边界上,应分别列出两个精确的边界条件;在小边界〔即次要边界〕上,按照圣维南原理可列出3个积分的近似边界条件来代替。

2-9 在小边界OA边上,对于图2-15〔a〕、〔b〕问题的三个积分边界条件相同,因此,这两个问题为静力等效。

2-10 参见本章小结。

2-11 参见本章小结。

2-12 参见本章小结。

2-13 注意按应力求解时,在单连体中应力分量必须满足〔1〕平衡微分方程,〔2〕相容方程,〔3〕应力边界条件〔假设>。

2-14 见教科书。

2-15 见教科书。

2-16 见教科书。

2-17 取它们均满足平衡微分方程,相容方程与x=0和的应力边界条件,因此,它们是该问题的正确解答。

2-18 见教科书。

2-19 提示:求出任一点的位移分量和,与转动量,再令,便可得出。

第三章习题的提示与答案3-1 本题属于逆解法,已经给出了应力函数,可按逆解法步骤求解:〔1〕校核相容条件是否满足,〔2〕求应力,〔3〕推求出每一边上的面力从而得出这个应力函数所能解决的问题。

3-2 用逆解法求解。

由于本题中l>>h,x=0,l属于次要边界〔小边界〕,可将小边界上的面力化为主矢量和主矩表示。

3-3 见3-1例题。

3-4 本题也属于逆解法的问题。

首先校核是否满足相容方程。

再由求出应力后,并求对应的面力。

本题的应力解答如习题3-10所示。

应力对应的面力是:主要边界:所以在边界上无剪切面力作用。

弹性力学简明教程-第四版习题详解

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弹性力学简明教程(第四版)习题解答第一章【1-1】试举例说明什么是均匀的各向异性体,什么是非均匀的各向同性体?【分析】均匀的各项异形体就是满足均匀性假定,但不满足各向同性假定;非均匀的各向异性体,就是不满足均匀性假定,但满足各向同性假定。

【解答】均匀的各项异形体如:竹材,木材。

非均匀的各向同性体如:混凝土。

【1-2】一般的混凝土构件和钢筋混凝土构件能否作为理想弹性体?一般的岩质地基和土质地基能否作为理想弹性体?【分析】能否作为理想弹性体,要判定能否满足四个假定:连续性,完全弹性,均匀性,各向同性假定。

【解答】一般的混凝土构件和土质地基可以作为理想弹性体;一般的钢筋混凝土构件和岩质地基不可以作为理想弹性体。

【1-3】五个基本假定在建立弹性力学基本方程时有什么作用?【解答】(1)连续性假定:假定物体是连续的,也就是假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满,不留下任何空隙。

引用这一假定后,物体的应力、形变和位移等物理量就可以看成是连续的。

因此,建立弹性力学的基本方程时就可以用坐标的连续函数来表示他们的变化规律。

完全弹性假定:假定物体是完全弹性的,即物体在对应形变的外力被去除后,能够完全恢复原型而无任何形变。

这一假定,还包含形变与引起形变的应力成正比的涵义,亦即两者之间是成线性关系的,即引用这一假定后,应力与形变服从胡克定律,从而使物理方程成为线性的方程,其弹性常数不随应力或形变的大小而变。

均匀性假定:假定物体是均匀的,即整个物体是由同一材料组成的,引用这一假定后整个物体的所有各部分才具有相同的弹性,所研究物体的内部各质点的物理性质都是相同的,因而物体的弹性常数不随位置坐标而变化。

各向同性假定:假定物体是各向同性的,即物体的弹性在所有各个方向都相同,引用此假定后,物体的弹性常数不随方向而变。

小变形假定:假定位移和变形是微小的。

亦即,假定物体受力以后整个物体所有各点的位移都远远小于物体原来的尺寸,而且应变和转角都远小于1。

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【解答】均匀的各项异形体如:竹材,木材。

非均匀的各向同性体如:混凝土。

【1-2】一般的混凝土构件和钢筋混凝土构件能否作为理想弹性体?一般的岩质地基和土质地基能否作为理想弹性体?【分析】能否作为理想弹性体,要判定能否满足四个假定:连续性,完全弹性,均匀性,各向同性假定。

【解答】一般的混凝土构件和土质地基可以作为理想弹性体;一般的钢筋混凝土构件和岩质地基不可以作为理想弹性体。

【1-3】五个基本假定在建立弹性力学基本方程时有什么作用?【解答】(1)连续性假定:假定物体是连续的,也就是假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满,不留下任何空隙。

引用这一假定后,物体的应力、形变和位移等物理量就可以看成是连续的。

因此,建立弹性力学的基本方程时就可以用坐标的连续函数来表示他们的变化规律。

完全弹性假定:假定物体是完全弹性的,即物体在对应形变的外力被去除后,能够完全恢复原型而无任何形变。

这一假定,还包含形变与引起形变的应力成正比的涵义,亦即两者之间是成线性关系的,即引用这一假定后,应力与形变服从胡克定律,从而使物理方程成为线性的方程,其弹性常数不随应力或形变的大小而变。

均匀性假定:假定物体是均匀的,即整个物体是由同一材料组成的,引用这一假定后整个物体的所有各部分才具有相同的弹性,所研究物体的内部各质点的物理性质都是相同的,因而物体的弹性常数不随位置坐标而变化。

各向同性假定:假定物体是各向同性的,即物体的弹性在所有各个方向都相同,引用此假定后,物体的弹性常数不随方向而变。

小变形假定:假定位移和变形是微小的。

亦即,假定物体受力以后整个物体所有各点的位移都远远小于物体原来的尺寸,而且应变和转角都远小于1。

弹性力学简明教程(第四版)_第三章_课后作业题答案

弹性力学简明教程(第四版)_第三章_课后作业题答案

第三章 平面问题的直角坐标解答【3-4】试考察应力函数ay 3在图3-8所示的矩形板和坐标系中能解决什么问题(体力不计)?【解答】⑴相容条件:不论系数a 取何值,应力函数 a y 3总能满足应 力函数表示的相容方程,式(2-25).⑵求应力分量当体力不计时,将应力函数代入公式(2-24),得⑶考察边界条件上下边界上应力分量均为零,故上下边界上无面力 左右边界上;主矢的中心在矩下边界位置。

即本题情况下,可解决各种偏心拉伸问题 偏心距e :e :P因为在A 点的应力为零。

设板宽为b ,集中荷载p 的偏心距e :同理可知,当a <0时,可以解决偏心压缩问题x6ay, y 0, xyyx应力分布如图所示,当 主矢,主矩l? h 时应用圣维南原理可以将分布的面力,等效为右端:f xx xl6ay (0 y h)h _l当a>0时,考察x 分布情况,注意到 0,故 y 向无面力左端:f x ( x )x 0 6ayxyx 0(x )A P pebh bh 2/6e h/6 图3-■xxyh(xy )x l 0Oyf②在x=0 , x=l的次要边界上,面力分别为:12FIy -3 , f yh因此,各边界上的面力分布如图所示:③在x=0,x=l的次要边界上,面力可写成主矢、主矩形式:x=0上x=l上【3-6】试考察应力函数一xy(3h24y2),能满足相容方程,并求出应2h力分量(不计体力),画出图3-9所示矩形体边界上的面力分布(在小边界上画出面力的主矢量和主矩),指出该应力函数能解决的问题。

h/2h/2| l【解答】(1)将应力函数代入相容方程(2-25)4 4 4石2 2 2 40,显然满足x x y y(2)将代入式(2-24),得应力分量表达式12Fxy 0x 厂3 , y 0, xy yxh3h(i 帶(3)由边界形状及应力分量反推边界上的面力:号,应精确满足应力边界条件式①在主要边界上(上下边界)上,y (2-15),应力y y h/2 0,yxyh/2 0因此,在主要边界yh h2上,无任何面力,即f x y 20, f y y x 0: f x0f y 3Fy2h3Fi2h4y2h2xO(I?h)图3-(a ) (b ) 因此,该应力函数可解决悬臂梁在自由端受集中力F 作用的问题【3-8】设有矩形截面的长竖柱,密度为 p,在一边侧面上受 【解答】采用半逆法求解。

弹性力学简明教程_课后习题解答

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弹性力学简明教程(第四版)课后习题解答徐芝纶第一章绪论【1-1】试举例说明什么就是均匀的各向异性体,什么就是非均匀的各向同性体?【分析】均匀的各项异形体就就是满足均匀性假定,但不满足各向同性假定;非均匀的各向异性体,就就是不满足均匀性假定,但满足各向同性假定。

【解答】均匀的各项异形体如:竹材,木材。

非均匀的各向同性体如:混凝土。

【1-2】一般的混凝土构件与钢筋混凝土构件能否作为理想弹性体?一般的岩质地基与土质地基能否作为理想弹性体?【分析】能否作为理想弹性体,要判定能否满足四个假定:连续性,完全弹性,均匀性,各向同性假定。

【解答】一般的混凝土构件与土质地基可以作为理想弹性体;一般的钢筋混凝土构件与岩质地基不可以作为理想弹性体。

【1-3】五个基本假定在建立弹性力学基本方程时有什么作用?【解答】(1)连续性假定:假定物体就是连续的,也就就是假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满,不留下任何空隙。

引用这一假定后,物体的应力、形变与位移等物理量就可以瞧成就是连续的。

因此,建立弹性力学的基本方程时就可以用坐标的连续函数来表示她们的变化规律。

完全弹性假定:假定物体就是完全弹性的,即物体在对应形变的外力被去除后,能够完全恢复原型而无任何形变。

这一假定,还包含形变与引起形变的应力成正比的涵义,亦即两者之间就是成线性关系的,即引用这一假定后,应力与形变服从胡克定律,从而使物理方程成为线性的方程,其弹性常数不随应力或形变的大小而变。

均匀性假定:假定物体就是均匀的,即整个物体就是由同一材料组成的,引用这一假定后整个物体的所有各部分才具有相同的弹性,所研究物体的内部各质点的物理性质都就是相同的,因而物体的弹性常数不随位置坐标而变化。

各向同性假定:假定物体就是各向同性的,即物体的弹性在所有各个方向都相同,引用此假定后,物体的弹性常数不随方向而变。

小变形假定:假定位移与变形就是微小的。

亦即,假定物体受力以后整个物体所有各点的位移都远远小于物体原来的尺寸,而且应变与转角都远小于1。

弹性力学简明教程(第四版)-课后习题解答

弹性力学简明教程(第四版)-课后习题解答

【3-1】为什么在主要边界(大边界)上必须满足精确的应力边界条件式(2-15),而在小边界上可以应用圣维南原理,用三个积分的应力边界条件(即主矢量、主矩的条件)来代替?如果在主要边界上用三个积分的应力边界条件代替式(2-15),将会发生什么问题?【解答】弹性力学问题属于数学物理方程中的边值问题,而要使边界条件完全得到满足,往往比较困难。

这时,圣维南原理可为简化局部边界上的应力边界条件提供很大的方便。

将物体一小部分边界上的面力换成分布不同,但静力等效的面力(主矢、主矩均相同),只影响近处的应力分布,对远处的应力影响可以忽略不计。

如果在占边界绝大部分的主要边界上用三个积分的应力边界条件来代替精确的应力边界条件(公式2-15),就会影响大部分区域的应力分布,会使问题的解答精度不足。

【3-2】如果在某一应力边界问题中,除了一个小边界条件,平衡微分方程和其它的应力边界条件都已满足,试证:在最后的这个小边界上,三个积分的应力边界条件必然是自然满足的,固而可以不必校核。

【解答】区域内的每一微小单元均满足平衡条件,应力边界条件实质上是边界上微分体的平衡条件,即外力(面力)与内力(应力)的平衡条件。

研究对象整体的外力是满足平衡条件的,其它应力边界条件也都满足,那么在最后的这个次要边界上,三个积分的应力边界条件是自然满足的,因而可以不必校核。

【3-3】如果某一应力边界问题中有m 个主要边界和n 个小边界,试问在主要边界和小边界上各应满足什么类型的应力边界条件,各有几个条件?【解答】在m 个主要边界上,每个边界应有2个精确的应力边界条件,公式(2-15),共2m 个;在n 个次要边界上,如果能满足精确应力边界条件,则有2n 个;如果不能满足公式(2-15)的精确应力边界条件,则可以用三个静力等效的积分边界条件来代替2个精确应力边界条件,共3n 个。

【3-4】试考察应力函数3ay Φ=在图3-8所示的矩形板和坐标系中能解决什么问题(体力不计)?【解答】⑴相容条件:不论系数a 取何值,应力函数3ay Φ=总能满足应力函数表示的相容方程,式(2-25).⑵求应力分量当体力不计时,将应力函数Φ代入公式(2-24),得6,0,0x y xy yx ay σσττ====⑶考察边界条件上下边界上应力分量均为零,故上下边界上无面力.xylOh图3-8左右边界上;当a>0时,考察x σ分布情况,注意到0xy τ=,故y 向无面力 左端:0()6x x x f ay σ=== ()0y h ≤≤ ()0y x y x f τ===右端:()6x x x l f ay σ=== (0)y h ≤≤ ()0y x y x lf τ=== 应力分布如图所示,当l h ?时应用圣维南原理可以将分布的面力,等效为主矢,主矩xyOxf xf主矢的中心在矩下边界位置。

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【2-9】【解答】图2-17:上(y =0)左(x =0) 右(x =b )l0 -1 1 m-1() x f s()1g y h ρ+()1g y h ρ-+() yfs1gh ρ代入公式(2-15)得①在主要边界上x=0,x=b 上精确满足应力边界条件:()()100(),0;===-+=x xy x x g y h σρτ()()1b b (),0;===-+=x xy x x g y h σρτ②在小边界0y =上,能精确满足下列应力边界条件:()(),0y xy y y gh σρτ===-=③在小边界2y h =上,能精确满足下列位移边界条件:()()220,0====y hy h u v这两个位移边界条件可以应用圣维南原理,改用三个积分的应力边界条件来代替,当板厚=1δ时,可求得固定端约束反力分别为:10,,0s N F F gh b M ρ==-=由于2y h =为正面,故应力分量与面力分量同号,则有:()()()222100000b y y h by y h bxy y h dx gh bxdx dx σρστ===⎧=-⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩⎰⎰⎰ ⑵图2-18①上下主要边界y=-h/2,y=h/2上,应精确满足公式(2-15)lmx f (s)y f (s)2h y =-0 -1 0 q2h y =1-1q-/2()y y h q σ==-,-/2()0yx y h τ==,/2()0y y h σ==,/21()yx y h q τ==-②在x =0的小边界上,应用圣维南原理,列出三个积分的应力边界条件:负面上应力与面力符号相反,有/20/2/20/2/20/2()()()h xy x Sh h x x N h h x x h dx Fdx F ydx M τσσ=-=-=-⎧=-⎪⎪=-⎨⎪⎪=-⎩⎰⎰⎰③在x=l 的小边界上,可应用位移边界条件0,0====l x l x v u 这两个位移边界条件也可改用三个积分的应力边界条件来代替。

首先,求固定端约束反力,按面力正方向假设画反力,如图所示,列平衡方程求反力:110,xN NN N F F F q l F q l F ''=+=⇒=-∑ 0,0yS S S S FF F ql F ql F ''=++=⇒=--∑2211110,'02222A S S q lh ql M M M F l ql q lh M M F l =+++-=⇒=---∑由于x=l 为正面,应力分量与面力分量同号,故/21/22/21/2/2/2()()22()h x x l N Nh h x x l S h h xy x l S Sh dy F q l Fq lh ql ydy M M F l dy F ql Fσστ=-=-=-⎧'==-⎪⎪⎪'==---⎨⎪⎪'==--⎪⎩⎰⎰⎰ 【2-10】【解答】由于h l ?,OA 为小边界,故其上可用圣维南原理,写出三个积分的应力边界条件:(a)上端面OA 面上面力q bxf f y x ==,0 由于OA 面为负面,故应力主矢、主矩与面力主矢、主矩符号相反,有()()()0000200000022120bb b y y y b b b y y y byx y x qb dx f dx qdx b x b qb xdx f xdx q x dx b dx σστ===⎧=-=-=-⎪⎪⎪⎛⎫=-=-=⎨ ⎪⎝⎭⎪⎪=⎪⎩⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰(对OA 中点取矩)(b)应用圣维南原理,负面上的应力主矢和主矩与面力主矢和主矩符号相反,面力主矢y 向为正,主矩为负,则()()()00200002120by N y by y b xy y qb dx F qb xdx M dx σστ===⎧=-=-⎪⎪⎪=-=⎨⎪⎪=⎪⎩⎰⎰⎰综上所述,在小边界OA 上,两个问题的三个积分的应力边界条件相同,故这两个问题是静力等效的。

【2-14】【解答】在单连体中检验应力分量是否是图示问题的解答,必须满足:(1)平衡微分方程(2-2);(2)用应力表示的相容方程(2-21);(3)应力边界条件(2-15)。

(1)将应力分量代入平衡微分方程式,且0==x y f f0∂∂+=∂∂yx x x y τσ 0∂∂+=∂∂y xy y xστ显然满足 (2)将应力分量代入用应力表示的相容方程式(2-21),有等式左=()2222x y x y σσ⎛⎫∂∂++ ⎪∂∂⎝⎭=220≠qb =右应力分量不满足相容方程。

因此,该组应力分量不是图示问题的解答。

【解答】(1)推导公式在分布荷载作用下,梁发生弯曲形变,梁横截面是宽度为1,高为h 的矩形,其对中性轴(Z 轴)的惯性矩312=h I ,应用截面法可求出任意截面的弯矩方程和剪力方程()23(),62=-=-q qx M x x F x l l。

所以截面内任意点的正应力和切应力分别为:()332==-x M x x y y q I lhσ ()()2222233431.424⎛⎫=-=-- ⎪⎝⎭s xy F x y q x h y bh h lh τ。

根据平衡微分方程第二式(体力不计)。

0∂∂+=∂∂yxyy x στ得: 333.22=-+y q xy xy q A lh lhσ 根据边界条件()/20==yy h σ得 q .2=-x A l故333.2.22=--y q xy xy q xq lh lh l σ将应力分量代入平衡微分方程(2-2) 第一式:22336.60x y x yq q lh lh=-+==左右 满足第二式 自然满足 将应力分量代入相容方程(2-23)()22223312.12.0⎛⎫∂∂=++=--≠= ⎪∂∂⎝⎭左右x y xy xyq q x y lh lh σσ应力分量不满足相容方程。

故,该分量组分量不是图示问题的解答。

【2-18】【解答】(1)矩形悬臂梁发生弯曲变形,任意横截面上的弯矩方程()M x Fx =-,横截面对中性轴的惯性矩为3/12z I h =,根据材料力学公式弯应力3()12x z M x Fy xy I hσ==-;该截面上的剪力为()s F x F =-,剪应力为 ()*2233()/262241/12s xy z F x S F h h y F h y b y y bI h h τ⎛⎫--⎛⎫⎡⎤==⋅-⋅⋅+=-- ⎪ ⎪⎢⎥⨯⎝⎭⎣⎦⎝⎭取挤压应力0y σ=(2)将应力分量代入平衡微分方程检验 第一式:2312120F Fy y h h =-+==左右 第二式:左=0+0=0=右 该应力分量满足平衡微分方程。

(3)将应力分量代入应力表示的相容方程2()0x y σσ=∇+==左右 满足相容方程(4)考察边界条件①在主要边界/2y h =±上,应精确满足应力边界条件(2-15)lmx fyf2h y =-上0 -1 0 0 2h y =上1代入公式(2-15),得()()()()-/2/2/2/20,0;0,0yxy y yx y h y h y h y h στστ==-======②在次要边界x=0上,列出三个积分的应力边界条件,代入应力分量主矢主矩/20/2/20/22/2/2203/2/2()0()06()()4h x x h h x x h h h xy x h h dy x ydy F h dy y dy F y h σστ=-=-=--⎧⎪==⎪⎪==⎨⎪⎡⎤⎪=--=-=⎢⎥⎪⎣⎦⎩⎰⎰⎰⎰向面力主矢面力主矩向面力主矢满足应力边界条件③在次要边界上,首先求出固定边面力约束反力,按正方向假设,即面力的主矢、主矩,0,,N S F F F M Fl ==-=-其次,将应力分量代入应力主矢、主矩表达式,判断是否与面力主矢与主矩等效:/2/23/2/212()0h h x x l Nh h Fdy lydy F h σ=--=-==⎰⎰/2/223/2/212()h h x x l h h F ydy ly dy Fl M h σ=--=-=-=⎰⎰2/2/223/2/26()4h h xy x l S h h F h dy y dy F F h τ=--⎛⎫=--=-=⎪⎝⎭⎰⎰满足应力边界条件,因此,它们是该问题的正确解答。

【3-4】【解答】⑴相容条件:不论系数a 取何值,应力函数3ay Φ=总能满足应力函数表示的相容方程,式(2-25). ⑵求应力分量当体力不计时,将应力函数Φ代入公式(2-24),得6,0,0x y xy yx ay σσττ====⑶考察边界条件上下边界上应力分量均为零,故上下边界上无面力. 左右边界上;当a>0时,考察x σ分布情况,注意到0xy τ=,故y 向无面力 左端:0()6x x x f ay σ=== ()0y h ≤≤ ()0y xy x f τ===右端:()6x x x l f ay σ=== (0)y h ≤≤ ()0y xy x l f τ===应力分布如图所示,当l h ?时应用圣维南原理可以将分布的面力,等效为主矢,主矩主矢的中心在矩下边界位置。

即本题情况下,可解决各种偏心拉伸问题。

偏心距e :因为在A 点的应力为零。

设板宽为b ,集中荷载p 的偏心距e :2()0/6/6x A p pee h bh bh σ=-=⇒= 同理可知,当a <0时,可以解决偏心压缩问题。

【3-5】【解答】(1)由应力函数2ax y Φ=,得应力分量表达式0,2,2x y xy yx ay ax σσττ====-考察边界条件,由公式(2-15)()()()()x yx s x y xy s y l m f s m l f s στστ⎧+=⎪⎨+=⎪⎩①主要边界,上边界2h y =-上,面力为()22=-=x hf y ax ()2y h f y ah =-=②主要边界,下边界2h y =,面力为()2,2x h f y ax ==- ()2y hf y ah ==③次要边界,左边界x=0上,面力的主矢,主矩为x 向主矢:/20/2()0h x x x h F dy σ=-=-=⎰,y 向主矢:/20/2()0h y xy x h F dy τ=-=-=⎰主矩:/20/2()0h x x h M ydy σ=-=-=⎰次要边界,右边界x=l 上,面力的主矢,主矩为x 向主矢:/2/2()0h x x x l h F dy σ=-'==⎰y 向主矢:/2/2/2/2()(2)2h h y xy x l h h F dy al dy alh τ=--'==-=-⎰⎰主矩:/2/2()0h x x l h M ydy σ=-==⎰弹性体边界上面力分布及次要边界面上面力的主矢,⑵2bxy Φ=,将应力函数代入公式(2-24),得应力分量表达式A2x bx σ=,0y σ=,2xy yx by ττ==-考察应力边界条件,主要边界,由公式(2-15)得 在2h y =-主要边界,上边界上,面力为,022x y h h f y bh f y ⎛⎫⎛⎫=-==-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭在2h y =,下边界上,面力为,022x y h h f y bh f y ⎛⎫⎛⎫==-== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭在次要边界上,分布面力可按(2-15)计算,面里的主矢、主矩可通过三个积分边界条件求得:在左边界x=0,面力分布为()()00,02x y f x f x by ==== 面力的主矢、主矩为x向主矢:()202h h x x x F dy σ=-=-=⎰y 向主矢:()()22002220hh h h y xy x x F dy by dy τ==--=-=--=⎰⎰主矩;/20/2()0h x x h M ydy σ=-=-=⎰,在右边界x=l 上,面力分布为()()2,2x y f x l bl f x l by ====-,,,面力的主矢、主矩为 x向主矢:()/2/2/2/222h h x x x l h h F dy bldy blhσ=--'===⎰⎰y 向主矢:()()/2/2/2/2'20h h y xy x lh h F dy by dy τ=--==-=⎰⎰主矩:()/2/2/2/2'20h h x x l h h M ydy blydy σ=--===⎰⎰(3)3cxy Φ=,将应力函数代入公式(2-24),得应力分量表达式26,0,3x y xy yx cxy cy σσττ====-考察应力边界条件,在主要边界上应精确满足式(2-15) ①2hy =-上边界上,面力为23,0242x y h h f y ch f y ⎛⎫⎛⎫=-==-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭②h y=2下边界上,面力为23,0242x y h h f y ch f y ⎛⎫⎛⎫==-== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭次要边界上,分布面力可按(2-15)计算,面力的主矢、主矩可通过三个积分边界求得: ③左边界x=0上,面力分布为()()()()()()2/20/2/2/223/2/2h/20-h/200,03x 0134x y h x x x h h h y xyx h h x x f x f x cy F dy y F dy cy dy ch M ydy στσ=-=--======-==-=--==-=⎰⎰⎰⎰面力的主矢、主矩为向主矢:向主矢:主矩:④右边界x l =上,面力分布为()()26,3x y f x l cly f x l cy ====- 面力的主矢、主矩为x 向主矢()/2/2/2/260h h x x x l h h F dy clydy σ=--'===⎰⎰y 向主矢:()()/2/223/2/2134h h y y x l h h F dy cy dy ch σ=--'==-=-⎰⎰主矩:()/2/223/2/2162h h x x l h h M ydy cly dy clh σ=--'===⎰⎰ 弹性体边界上的面力分布及在次要边界上面力的主矢和主矩,如图所示 【3-6】【解答】(1)将应力函数代入相容方程(2-25)444422420∂Φ∂Φ∂Φ++=∂∂∂∂x x y y,显然满足 (2)将Φ代入式(2-24),得应力分量表达式312,0,x y Fxyh σσ=-=2234(1)2==--xy yx F y h h ττ (3)由边界形状及应力分量反推边界上的面力: ①在主要边界上(上下边界)上,2hy =±,应精确满足应力边界条件式(2-15),应力()()/2/20,0yyx y h y h στ=±=±==因此,在主要边界2h y =±上,无任何面力,即0,022x y h h f y f y ⎛⎫⎛⎫=±==±= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭②在x=0,x=l 的次要边界上,面力分别为:22340:0,1-2x y F y x f f h h ⎛⎫=== ⎪⎝⎭,3221234:,12x y Fly F y x l f f h h h⎛⎫==-=-- ⎪⎝⎭因此,各边界上的面力分布如图所示:③在x=0,x=l 的次要边界上,面力可写成主矢、主矩形式:x=0上 x=l 上1212h/2/2/2/2h/2/2/2/2h/2/212-h/2/2=0, 0=, =0, h N x N x h h h S y S y h h h x x h x F f dy F f dy y F f dy F F f dy F M f ydy M f ydy Fl-----======-===-⎰⎰⎰⎰⎰⎰向主矢:向主矢:主矩:【3-7】【解答】(1)将应力函数Φ代入式(2-25)440x ∂Φ=∂,44324qyy h∂Φ=∂,42233122422qy qy x y h h ∂Φ--=⨯=∂∂ 代入(2-25),可知应力函数Φ满足相容方程。

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