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。

次要边界：

x=0面上无剪切面力作用；但其主矢量和主矩在x=0 面上均为零。

因此，本题可解决如习题3-10所示的问题。

3－5 按半逆解法步骤求解。

（1）可假设

（2）可推出

（3）代入相容方程可解出f、，得到

（4）由求应力。

（5）主要边界x=0,b上的条件为

次要边界y=0上，可应用圣维南原理，三个积分边界条件为

读者也可以按或的假设进行计算。

3－6 本题已给出了应力函数，应首先校核相容方程是否满足，然后再求应力，并考察边界条件。在各有两个应精确满足的边界条件，即

而在次要边界y=0 上，已满足，而的条件不可能精确满足（否则只有A=B=0，

使本题无解），可用积分条件代替：

3－7 见例题2。

3－8 同样，在的边界上，应考虑应用一般的应力边界条件(2-15)。

3－9 本题也应先考虑对称性条件进行简化。

3－10 应力函数中的多项式超过四次幂时，为满足相容方程，系数之间必须满足一定的条件。

3－11 见例题3。

3－12 见圣维南原理。

3－13 m个主要边界上，每边有两个精确的应力边界条件，如式(2-15)所示。n个次要边界上，每边可以用三个积分的条件代替。

3－14 见教科书。

3－15 严格地说，不成立。

第四章习题的提示和答案

4－1 参见§4-1，§4-2。

4－2 参见图4-3。

4－3 采用按位移求解的方法，可设代入几何方程得形变分量，然后再代入物理方程得出用位移表示的应力分量。将此应力公式代入平衡微分方程，其中第二式自然满足，而由第一式得出求的基本方程。

4－4 按应力求解的方法，是取应力为基本未知函数。在轴对称情况下，，只有为

基本未知函数，且它们仅为的函数。求解应力的基本方程是：(1)平衡微分方程(其中第二式自然满足)，(2)相容方程。相容方程可以这样导出：从几何方程中消去位移，得

再将形变通过物理方程用应力表示，得到用应力表示的相容方程。

4－5 参见§4-3。

4－6 参见§4-3。

4－7 参见§4-7。

4－8 见例题1。

4－9 见例题2。

4－10 见答案。

4－11 由应力求出位移，再考虑边界上的约束条件。

4－12 见提示。

4－13 内外半径的改变分别为两者之差为圆筒厚度的改变。

4－14 为位移边界条件。

4－15 求出两个主应力后，再应用单向应力场下圆孔的解答。

4－16 求出小圆孔附近的主应力场后，再应用单向应力场下圆孔的解答。

4－17 求出小圆孔附近的主应力场后，再应用单向应力场下圆孔的解答。

4－18 见例题3。

4－19 见例题4。

第五章习题提示和答案

5－1 参见书中由低阶导数推出高阶导数的方法。

5－2 参见书中的方程。

5－3 注意对称性的利用，取基点A如图。答案见书中。

5－4 注意对称性的利用,并相应选取基点A。答案见书中。

5－5 注意对称性的利用，本题有一个对称轴。

5－6 注意对称性的利用，本题有二个对称轴。

5－7 按位移求微分方程的解法中，位移应满足：(1) 上的位移边界条件，(2) 上的应力边界条件，(3)区域A中的平衡微分方程。用瑞利-里茨变分法求解时，设定的位移试函数应预先满足(1)上的位移边界条件，而(2)和(3)的静力条件由瑞利-里茨变分法来代替。

5－8 在拉伸和弯曲情况下，引用的表达式，再代入书中的公式。在

扭转和弯曲情况下，引用的表达式，再代入书中的公式。

5－9 对于书中图5-15的问题，可假设

对于书中图5-16的问题中，y 轴是其对称轴，x 轴

是其反对称轴，在设定u、v试函数时，为满足全部约束边界条件，应包含公共因子。此外，其余的乘积项中，应考虑：u应为x和y的奇函数，v应为x和y的偶函数。

5－10 答案见书中。

5－11在u,v中各取一项,并设时,用瑞利-里茨法得出求解的方程是

代入后,上两式方程是

解出