1、弹力的基本概念与基本假定,弹性力学的基本概念:体力、面力、内力、应力-定义、表示、量纲、符号;形变、应变、位移;弹性力学的基本假定: 材料性质假定-理想弹性体连续性假定-数学上的连续函数;完全弹性假定-无残余变形、与变形历史无关;线性弹性;均匀性-材料常数与位置无关;各向同性-力学性质的方向依赖性; 变形状态假定 小变形假定-简化平衡条件与几何方程;,理想弹性体的小变形问题,平面问题基本理论,平面应力和平面应变问题:形状、外力、约束;两类问题的基本方程的异同-物理方程形式上的转换;平衡微分方程:微元体平衡分析;连续性假定、小变形假定-各自的作用是什么;坐标增量带来位移增量-极坐标下方程的建立;
2、几何方程:沿坐标正向的正交微线段;连续性假定、小变形假定-各自的作用是什么;应变与位移之间的推演关系-数学、物理;,平面问题基本理论,物理方程:适用于理想弹性体-包含的假定;广义胡克定律-泊松效应与叠加原理(极坐标、3D问题);应力表示应变,按位移求解;应变表示应力,按应力求解;一点应力状态分析:三角形微元体的平衡分析;应力主面、主应力;最大、最小应力;边界条件:位移边界条件-位移保持连续性的条件;应力边界条件-边界上微元体的平衡条件;每边两个;应力与面力等大小、同方向;三步骤:大小、方向、符号;混合边界条件;,平面问题基本理论,圣维南原理:定义、适用范围;静力等效;小边界上等效积分形式的边界
3、条件;按位移求解平面问题:确定基本未知函数、消元法;控制方程与边界条件-求解、校核给定解是否正确的条件;按应力求解平面问题:基本未知函数;控制方程与边界条件-相容方程;求解、校核;常体力情况下的简化-引入应力函数:应力函数与应力分量的关系-由平衡方程推出;应力函数应满足重调和方程;,平面问题的直角坐标解答,逆解法-没有针对性,但可以积累基本解答假定应力函数的形式;检验相容方程;求解应力分量;校核边界条件(反推边界载荷):先主边界、后次边界;多项式形式的应力函数对应的弹性力学问题;半逆解法假定部分或全部应力分量的形式;推测应力函数的函数形式;检验相容方程;求解应力分量;校核边界条件(反推边界载荷
4、),思路与步骤,精确满足,外载荷是否已知,平面问题的直角坐标解答,矩形界面梁的纯弯曲:直接使用逆解法积累的多项式应力函数基本解;求得应力分量并校核边界条件;位移分量的导出思路;简支梁受均布载荷:半逆解法-分析应力与载荷的关系,假定应力分量;应用对称性条件简化求解过程;楔形体受重力和液体压力:半逆解法-量纲分析法,假定应力分量;,平面问题的极坐标解答,直角坐标与极坐标的异同比较;平衡方程的建立:取微分体进行平衡分析;与直角坐标平衡方程相比,特有的项及其产生原因;几何方程:径向、环向位移分开分析,叠加原理; 与直角坐标几何方程相比,特有的项及其产生原因;物理方程:与直角坐标下方程相似,泊松效应、叠
5、加原理;边界条件:极坐标下边界条件的表示-注意坐标及应力的正负号规定;位移单值条件与有限值条件;,平面问题的极坐标解答,应力函数与相容方程:借助于坐标变换,由直角坐标方程转换; 应力分量的坐标变换:弹性体内同一点两套坐标系下应力分量间的关系;轴对称问题求解:定义及适用范围;应力函数的简化、通解;圆环或圆筒受均布压力-边界条件校核(应力、位移);压力隧洞-接触问题、接触边界;圆孔的孔口应力集中-集中性、局部性;半平面体问题:半逆法、量纲分析;受集中力情形为基础;,有限单元法解平面问题,基本量与基本方程的矩阵表示;有限元法的概念:结点位移与形函数、形函数的性质;虚功原理、变分原理(一般性方法);典
6、型的分析过程-离散、单元分析、整体分析;三结点三角形单元的位移模式与收敛性:必须包含常数项、完备的一次项;(必要)保证位移的连续性-单元内、单元交界处;(充分)单元剖分的注意事项、位移及应力的误差量级分析;位移模式判断:结点数目与待定常数数目;单元应变列阵与应力列阵:应变矩阵与应力转换矩阵;,有限单元法解平面问题,单元劲度矩阵:维度计算虚功原理的应用;单元劲度矩阵的性质-对称、奇异、主元恒正;单元劲度矩阵元素的物理意义-结点平衡;外载荷向结点移置:变形体静力等效原则;以集中力的移置为基础;结构整体劲度矩阵与结点平衡方程组:结构整体劲度矩阵的累加结点整体编号与局部编号间的对应关系;写成分块形式,概念清晰,便于累加;结构整体劲度矩阵奇异性的消除:边界条件;,