再谈莫尔圆的妙用

武立生同志在《力学与实践》1980年第4期"莫尔圆的妙用"一文中论述了莫尔圆在应力状态理论中和在求惯性矩、惯性积中的应用。我在本文中将对莫尔圆应用在计算散粒体塑性区的开展方面作进一步的探讨。当散粒体在条形荷载作用下,可根据弹性理论求得其中任一微元体上的σ_x、σ_z和τ_(xz)(包括自重应力等引起),再由材料力学求得二个互为垂直的面上作用着的最大主应力σ_1和最小主应力σ_3(图1)。在σ-τ ...     

转动惯量和惯性积对旋转坐标系的莫尔圆法

根据转动惯量和惯性积的转轴公式与平面应力状态下斜截面上应力计算公式的相似性,给出了利用莫尔圆计算转动坐标系下转动惯量和惯性积的方法.运用该方法,计算了转动轴通过质心,因安装误差使盘面法线与转动轴存在偏角的刚性圆盘对转动轴的转动惯量和惯性积.该方法简单直观、概念清楚,为进一步计算轴承附加动压力提供了更简捷的方法.     

加筋土强度的理论研究及试验验证

将加筋材料对土体强度提高的贡献等效成一种附加围压, 通过莫尔圆法, 求得小主应力增量, 并认为土体在破坏时处于极限平衡状态, 得到了黏聚力和内摩擦角同时变化时的加筋土强度表达式, 对该式作了详细讨论, 用该式计算了6 例典型加筋土在轴对称荷载下的大主应力, 结果表明计算所得大主应力值与三轴试验值比较吻合.     

莫尔圆的妙用

奥托莫尔(Otto Mohr 1835-1918)作为一位著名的工程师兼工程力学教授,在他一生的研究工作中,特别注重用图解法求解结构理论和材料力学中的问题.莫尔圆的创造突出地证明了这一点.莫尔圆--一点上应力的图示法,巧妙地把代数运算通过简单的作图反映出来.现在莫尔圆已不只是用来求一点上的应 ...     

三向应力Mohr圆的真实构成及剪应力作用方向的确定

三向应力Mohr圆的构成在传统上是借助公式推证而得，并以平面图形来表示，缺乏三维的真实感和直观性。在应力应变分析中，对于平面应力问题，可以通过平面应力摩尔圆确定过一点不同斜面上的应力分量及其作用方向。对于三维问题，利用摩尔圆图解法可以确定某一斜面上的正应力和剪应力的数值，但不能表示剪应力的作用方向。剪应力的作用方向需要通过另外的图解方法来确定。本文分别从坐标系旋转和数值计算的角度解释了三向应力Mohr圆的构成过程，形象地说明了Mohr圆的物理本质。针对三向应力Mohr圆不能表示剪应力作用方向的问题，通过矢量运算，给出了剪应力作用方向的确定公式。     

变截面圆轴扭转问题用非正交曲线坐标的新解法

本文是在飞机发动机涡轮轴应力分析的基础上提高为变截面圆轴扭转问题的一个新解法.利用向量的散度和旋度对不同坐标系是不变量的特点,通过张量分析推导出在任意非正交曲线坐标系中变截面圆轴扭转问题的平衡和协调方程,包括用应力函数表达的协调方程和应力函数与应力分量的关系式.用任意非正交曲线坐标和差分法求解应力函数.本文计算得到了全轴的等应力函数线和剪应力分布,并得到沿小凹槽边任意点的应力,计算结果和光弹试验结果接近.本文还计算了有解析解的空心锥轴,误差小于百分之一.通过计算说明本文提出的新解法收敛性很好,并且所需计算机容量少(可在容量32k的TQ-16机上同时计算800多个节点),应用方便,便于编排通用程序,计算量较有限元法少;另一方面,由于采用了任意非正交曲线坐标,因此,适用于解决复杂曲线边界的问题,提高了通常用的差分法的适应性和灵活性;此外,本方法用应力函数作为未知量,从所得的等应力函数线和等位移函数线图可以看出全轴应力分布的概况,对于改进设计很有帮助.     

应力圆的解析与图解法证明

应力圆以严格的应力解析表达式为理论根据.作为几何图形,应力圆是应力状态直观形象的载体,人们可以通过作图的方法方便地获得描述应力状态的有关参数,即图解法,这在计算工具尚不发达的年代很有价值.然而,图解法存在的根本依据是应力圆所具有的特性,深入系统地研究这些特性,可以深刻地揭示应力圆的本质.为此,从应力圆的理论构成入手,深入分析应力圆的理论表达式与几何图形的有机联系,并对应力圆图解法进行系统证明.     

坐标变换法描述主应力空间中π平面上的应力偏量

主应力空间中 π 平面上应力偏量的描述是弹塑性力学课程的基本知识点,是学习屈服准则和塑性本构关系的理论基础.本文根据常用的坐标变换方法,建立了主应力空间中任意应力分量与 π 平面上应力偏量的对应关系,推导过程简洁且数学思路清晰,是对现有弹塑性力学教材中该知识点是一个有益的补充.     

多圆荷载下刚性道面变形和应力的计算

本文建立多圆荷载作用下弹性半空间体上薄板的挠度与应力的计算式。荷载数量及分布任意,每个圆荷载密度与轮迹半径彼此相异。对计算式中的反常积分及级数的收敛性予以证明。对含振荡函数反常积分建议一种方便的算法。     

含中心裂纹任意截面柱体扭转时的应力强度因子计算

本文提出了一组应力函数,采用边界配置方法计算了含中心裂纹不同截面形状柱体扭转时的应力强度因子。有关椭圆截面柱体的算例表明,本文方法具有良好的精度。同时,文中给出了圆、椭圆和矩形等不同截面柱体的计算结果。     

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在应用Mohr-Coulomb屈服条件时,由于中主应力不影响判别材料是否进入屈服,因此有关中主应力对Mohr-Coulomb材料屈服的影响性质关注较少.考虑Mohr-Coulomb屈服条件与应力路径相关性,本文采用Lode角或Lode数描述了偏平面上屈服性质的分区,对任意满足Mohr-coulomb屈服条件的应力状态,在保持其大、小主应力不变的条件下给出了中主应力在大、小主应力之间变化时的屈服轨迹,从而明确了中主应力对Mohr-Coulomb材料屈服性质的影响.     

受周向剪切载荷的圆轴扭转应力分析

利用分离变量法对受周向剪切载荷作用的圆轴扭转应力问题进行分析,得到了圆轴的切应力分布,并根据分析结果进一步给出了纵截面上沿圆周方向切应力的简单计算方法。     

应力主方向的计算公式

<正> 1.引言主应力是固体力学中表示应力状态的重要物理量.变形体任一点处有三个主应力和三个主方向.主应力的值是一元三次应力特征方程的根,可利用三角函数关系变换成计算显式.应力主方向的计算,针对平面问题巳提出多种方法.对于一般的三维问题,在[2]中作了一些讨论,但未给出计算显式,其它国内     

任意复杂截面梁的扭转中心

为了计算任意复杂非圆截面梁横截面扭转中心的位置,用节线法将其约束受扭后所有横截面面外变形的形状用一族包含节线未知函数的曲面表示,建立梁约束受扭时的控制方程后,再用常微分方程求解器分别求出单纯扭矩与横向载荷单独作用时节线未知函数的数值解,最后用刚度等效原理导出复杂截面梁横截面扭转中心的位置。算例计算结果表明:该方法是合理的、有效的,是计算任意复杂非圆截面梁横截面扭转中心位置的可靠方法。     

TORSIONAL CENTER OF BEAMS OF ARBITRARY COMPLEX CROSS-SECTION 1)

为了计算任意复杂非圆截面梁横截面扭转中心的位置,用节线法将其约束受扭后所有横截面面外变形的形状用一族包含节线未知函数的曲面表示,建立梁约束受扭时的控制方程后,再用常微分方程求解器分别求出单纯扭矩与横向载荷单独作用时节线未知函数的数值解,最后用刚度等效原理导出复杂截面梁横截面扭转中心的位置。算例计算结果表明：该方法是合理的、有效的,是计算任意复杂非圆截面梁横截面扭转中心位置的可靠方法。     

应力圆与应变圆之间的关系

本文对各向同性弹性体，导出了用应变复数表示的应力圆方程，用该方程分析了应力圆与应变圆之间的关系，还用其对测得的应变分量直接进行平面应力状态的应力分析，计算简便．     

含主应力轴旋转的广义塑性位势理论

大量岩土实验与工程实践表明传统塑性位势理论无法合理反映岩土材料的基本变形机制。从塑性位势理论角度来看,当存在主应力轴旋转时,塑性应变增量与应力不共主轴,此时最一般情况下的塑性应变增量须用六个线性无关的塑性势函数来表述,从而提出含主应力轴旋转的广义塑性位势理论一般表达式。通过矩阵分析,将一般应力增量分解成共轴分量与旋转分量之和。在应力增量分解的基础上,提出含主应力轴旋转的广义塑性位势理论的分解表达式     

螺旋弹簧的理论与计算

本文采用正交螺旋曲线座标系,以张量运算导出了螺旋弹簧的平衡微分方程和相容方程,并用近似计算法求解,进而得出了圆截面螺旋弹簧的应力计算的一般公式。由实例计算的结果表明:当螺旋角α=0°时,由该式所求得的最大剪应力值同铁摩辛柯介绍的公式[4]所得的几乎完全相同。     

圓柱体具有圓弧裂縫的扭轉問題

设一圆柱体的圆截面,从该截面边界上任意两点出发,分别具有一条任意曲线形状的裂缝,如图1所示,对于这种一般性的裂缝圆截面的扭转问题,到目前还没有解决。在最简单的情况下,即从圆截面任意直径的两端出发,沿着直径的两条裂缝AP_1和CP_2(如图2所示)的扭转问题,在1942年威格尔斯沃斯得到了解决,但其裂缝AP_1和CP_2的长     

层流边界层方程式的级数解

文献引用压力梯度作为新的自变量以代替通常的纵坐标x,从而将经典的边界层方程变为新的形式.在此基础上,文献用图解法求定任一截面处的摩擦应力因子. 本文仍然采取文献的变量置换,但用级数法求解.当主函数中不含常数项时,本文得到了层流边界方程的一级近似分析解.并在此基础上导出了计算摩擦应力因子的公式(3.16).算例表明,除分离点邻近以外,本文的级数解与文献的图解法的结果十分符合.