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材料力學(xué):應(yīng)變分析平面應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變研究oxy§5-2
平面應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變研究一、任意方向的應(yīng)變?cè)谒芯康腛
點(diǎn)處,Oxy
坐標(biāo)系內(nèi)的線應(yīng)變
x,
y,
xy
為已知。求該點(diǎn)沿任意方向的線應(yīng)變
。xyo并規(guī)定
角以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為正值,反之為負(fù)值。將Oxy坐標(biāo)繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一個(gè)
角,得到一個(gè)新Ox’y’坐標(biāo)系。
為O
點(diǎn)沿X‘
方向的線應(yīng)變。
為直角
x’oy’
的改變量。(剪應(yīng)變)xyo假設(shè):(1)O點(diǎn)處沿任意方向的微段內(nèi),應(yīng)變是均勻的。(2)變形在線彈性范圍內(nèi)都是微小的,疊加原理成立。xyo分別計(jì)算
x
,
y
,
xy
,單獨(dú)存在時(shí)的線應(yīng)變
和剪應(yīng)變
,然后疊加得這些應(yīng)變分量同時(shí)存在時(shí)的
和
。xyooxy1,推導(dǎo)線應(yīng)變
PABdxdy從O點(diǎn)沿x’方向取出一微段OP=dx’,并以它作為矩形OAPB
的對(duì)角線。該矩形的兩邊長(zhǎng)分別為dx
和dy
。oxyPABdxdyoxyPABdxdy(1)只有正值
x
存在假設(shè)OB
邊不動(dòng)。矩形OAPB
變形后成為OA‘P’B
。oxyPABdxdy的伸長(zhǎng)量為D
oxyPABdxdyDO點(diǎn)沿
x’
方向的線應(yīng)變
1
為
oxyPABdxdy(2)只有正值
y
存在假設(shè)OA
邊不動(dòng)。矩形OAPB
變形后為OAP”B‘。oxyPABdxdy的伸長(zhǎng)量為
O點(diǎn)沿x’方向的線應(yīng)變?yōu)閛xyPABdxdy
(3)只有正值剪應(yīng)變
xy
存在假設(shè)OA
邊不動(dòng)矩形OAPB
變形后為菱形OAP“‘B”。oxyPABdxdy使直角減小的
為正的伸長(zhǎng)為oxyABdxdy
PoxyABdxdy
PO點(diǎn)沿x’
方向的
線應(yīng)變?yōu)楦鶕?jù)疊加原理,
x,
y
和
xy
同時(shí)存在時(shí),O點(diǎn)沿x’方向的線應(yīng)變?yōu)?,推導(dǎo)剪應(yīng)變
(略)經(jīng)三角變換后得:或?qū)懽鳎阂陨蟽墒较嗨?。二、?yīng)變圓以線應(yīng)變
作為橫坐標(biāo),而將(-/2)
作為縱坐標(biāo),便可繪出表示平面應(yīng)力狀態(tài)下一點(diǎn)處不同方向的應(yīng)變變化規(guī)律的應(yīng)變圓。o具體作法:以D1
(x,xy/2)D2(y,-xy/2)兩點(diǎn)連線為直徑畫(huà)應(yīng)變圓
/2三、主應(yīng)變的數(shù)值與方向o在平面應(yīng)力狀態(tài)下,在此平面內(nèi)一點(diǎn)處也存在著兩個(gè)互相垂直的主應(yīng)變
,其相應(yīng)的剪應(yīng)變等于零。
/2oA1和A2
兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)等于零,
它們的橫坐標(biāo)分別代表兩個(gè)主應(yīng)變
1
,
2
。
/2兩個(gè)主應(yīng)變方向間的夾角等于90°,即兩方向互相垂直。兩個(gè)主應(yīng)變的表達(dá)式為
0
為
1與x軸的夾角。o
/2主應(yīng)變
1與x軸間所夾角度
0
為xybac例題:
用圖示的45°應(yīng)變花測(cè)得某構(gòu)件表面上一點(diǎn)處的三個(gè)線應(yīng)變值為
x=345×10-6,
45°=208×10-6,
y=-149×10-6。試用應(yīng)變圓求該點(diǎn)處的主應(yīng)變數(shù)值和方向。xybac解:(1)選適當(dāng)?shù)谋壤?
繪出縱坐標(biāo)軸。
x=345×10-6
45°=
208×10-6
y=-149×10-6xybac(2)根據(jù)已知的
x,
450,
y
值分別作出平行于該軸的直線La,Lb,Lc。
x=345×10-6
45°=
208×10-6
y=-149×10-6xybac(3)過(guò)Lb
線上的任一點(diǎn)B,作與Lb成45°角(順時(shí)針轉(zhuǎn)向)的BA線,交La線于A點(diǎn);BAxybacA(4)由B點(diǎn)作與Lb成45°角(逆時(shí)針轉(zhuǎn)向)的
BC線,交Lc
線于C
點(diǎn)。CBxybacACO1(5)作與BA與BC兩線的垂直等分線,相交于O1點(diǎn)Bxybac(6)過(guò)與O1點(diǎn)作橫坐標(biāo)軸軸,并以O(shè)1A(O1B或O1C)為半徑作圓,即為應(yīng)變圓。A
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