应用弹塑性力学习题解答
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应用弹塑性力学习题解答
目录
第二章习题答案.......................................
第三章习题答案.......................................
第四章习题答案.......................................
第五章习题答案.......................................
第六章习题答案.......................................
第七章习题答案.......................................
第八章习题答案.......................................
第九章习题答案.......................................
第十章习题答案.......................................
第十一章习题答案.....................................
第二章习题答案
2.6设某点应力张量的分量值已知，求作用在过此点平面上的应力矢量，并求该应力矢量的法向分量。
解该平面的法线方向的方向余弦为
而应力矢量的三个分量满足关系
而法向分量满足关系最后结果为
2.7利用上题结果求应力分量为时，过平面
处的应力矢量，及该矢量的法向分量及切向分量。
解求出后，可求出及，再利用关系
可求得。
最终的结果为
2.8已知应力分量为，其特征方程为三次
多项式，求。如设法作变换，把该方程变为形式
，求以及与的关系。
解求主方向的应力特征方程为
式中：是三个应力不变量，并有公式
代入已知量得
为了使方程变为形式，可令代入，正好项被抵消，并可得关系
代入数据得，，
2.9已知应力分量中，求三个主应力。
解在时容易求得三个应力不变量为，
，特征方程变为
求出三个根，如记，则三个主应力为
记
2.10已知应力分量
，是材料的屈服极限，求及主应力。
解先求平均应力，再求应力偏张量，，
，，，。由此求得
然后求得，，解出
然后按大小次序排列得到
，，
2.11已知应力分量中，求三个主应力，以及每个主应力所对应的方向余弦。
解特征方程为记，则其解为，
，。对应于的方向余弦，，应满足下列关系
（a）
（b）
（c）
由（a）,(b)式，得，，代入（c）式，得
，由此求得
对，，代入得
对，，代入得
对，，代入得
2.12当时，证明成立。
解
由，移项之得
证得
第三章习题答案
3.5取为弹性常数，，是用应变不变量表
示应力不变量。
解：由，可得，
由，得
3.6物体内部的位移场由坐标的函数给出，为，
，，求点处微单元的应变张量、转动张量和转动矢量。
解：首先求出点的位移梯度张量
将它分解成对称张量和反对称张量之和
转动矢量的分量为
，，
该点处微单元体的转动角度为
3.7电阻应变计是一种量测物体表面一点沿一定方向相对伸长的装置，同常利用它可
以量测得到一点的平面应变状态。如图3.1所示，在一点的3个方向分别粘贴应变
片，若测得这3个应变片的相对伸长为，，，
，求该点的主应变和主方向。
解：根据式先求出剪应变。考察方向线元的线应变，将
，，，，，代入其中，可得
则主应变有
解得主应变，，。由最大主应变可得
上式只有1个方程式独立的，可解得与轴的夹角为
于是有，同理，可解得与轴的夹角为。
3.8物体内部一点的应变张量为
试求：在方向上的正应变。
根据式，则方向的正应变为
3.9已知某轴对称问题的应变分量具有的形式，又设材料是不可压缩
的，求应具有什么形式？
解：对轴对称情况应有，这时应变和位移之间的关系为，
，。应变协调方程简化为，由不可压缩条件
，可得
可积分求得，是任意函数，再代回，可得。
3.10已知应变分量有如下形式，，，
，，，由应变协调方程，试导出应满足什么方程。
解：由方程，得出必须满足双调和方程。
由，得出
由，得出
由此得，其它三个协调方程自动满足，故对没有限制。
第四章习题答案
4.3有一块宽为，高为的矩形薄板，其左边及下边受链杆支承，在右边及上边分
别受均布压力和作用，见题图4.1，如不计体力，试求薄板的位移。
题图4-1
解：1.设置位移函数为
（1）
因为边界上没有不等于零的已知位移，所以式中
的、都取为零，显然，不论式（1）中各系数取何值，它都满足左边及下边的位移边界条件，但不一定能满足应力边界条件，故只能采用瑞兹法求解。
2.计算形变势能。为简便起见，只取、两个系数。
（2）
（3）
3.确定系数和，求出位移解答。因为不计体力，且注意到，式4-14简化为
（4）
（5）
对式（4）右端积分时，在薄板的上下边和左边，不是，就是，故积分值为零。在右边界上有
（6）
同理，式（5）右端的积分只需在薄板的上边界进行，
（7）
将式（3）、式（6）、式（7）分别代入式（4）、式（5）可解出和：
，（8）
（9）
4．分析：把式(8)代入几何和物理方程可求出应力分量，不难验证这些应力分量可以满足平衡微分方程和应力边界条件，即式(8)所示位移为精确解答。在一般情况下(这