材料力学弹性理论公式?
求解弹性力学有类方程,共15个方程。3个平衡方程,6个物理方程,6个几何方程。弹性力学是固体力学的重要分支,它研究弹性物体在外力和其他外界因素作用下产生的变形和内力,又称弹性理论。它是材料力学、结构力学、塑性力学和某些交叉学科的基础,广泛应用于建筑、机械、化工、航天等工程领域。
弹性体是变形体的一种,它的特征为:在外力作用下物体变形,当外力不超过某一限度时,除去外力后物体即恢复原状。
绝对弹性体是不存在的。
物体在外力除去后的残余变形很小时,一般就把它当作弹性体处理。弹性力学所依据的基本规律有三个:变形连续规律、应力-应变关系和运动(或平衡)规律,它们有时被称为弹性力学三大基本规律。弹性力学中许多定理、公式和结论等,都可以从三大基本规律推导出来。一、变形连续规律 弹性力学(和刚体的力学理论不同)考虑到物体的变形,但只限于考虑原来连续、变形后仍为连续的物体,在变形过程中,物体不产生新的不连续面。
如果物体中本来就有裂纹,则弹性力学只考虑裂纹不扩展的情况。
若所考虑的物体Q在其一部分边界B1上和另一物体Q1相连接,而且Q在B1上的位移为已知量,在B1上便有位移边界条件:二、应力-应变关系 弹性体中一点的应力状态和应变状态之间存在着一定的联系,这种联系与如何达到这种应力状态和应变状态的过程无关,即应力和应变之间存在一一对应的关系。
若应力和应变呈线性关系,这个关系便叫作广义胡克定律,各向同性材料的广义胡克定律有两种常用的数学形式:式中为应力分量;λ和G为拉梅常数,G又称剪切模量;E为杨氏模量(或弹性模量);v为泊松比(见材料的力学性能)。
λ、G、E和v四个常数之间存在下列联系:
三、运动(或平衡)规律 处于运动(或平衡)状态的物体,其中任一部分都遵守力学中的运动(或平衡)规律,即牛顿运动三定律,反映这个规律的数学方程有两类:运动(或平衡)微分方程和载荷边界条件。
在笛卡儿坐标系中,运动(或平衡)微分方程为:类似地,在方程(6)中略去惯性力,便可得到用位移分量表示的平衡微分方程。
如果考虑物体一部分边界B2是自由的,在它的上面有给定的外载荷,则根据作用力和反作用力大小相等方向相反的原理,在B2上有如下载荷边界条件:对弹性力学的动力问题,还需说明物体的初始状态,即:
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