空间轴对称问题的两类基本应力函数束及其应用

<正> 1.两类基本应力函数束众所周知,空间轴对称问题的基本应力函数(?)(r,(?))由双调和方程确定.本文采用变换(?)(r,z)=r~2f(r,z)或(?)(r,z)=(?)~2g(r,z)将方程(1)化为 f(r,z)或 g(r,z)的新方程,再利用[2]提出的变换-分离变量法求解此新方程,从而得到空间轴对称问题的两类基本应力函数.     

圆柱嵌入半空间的三维问题的一个简便的积分方程解法

将由Mindlin集中力组成的轴对称载荷沿弹性半空间z轴[0,L]内分布,并迭加Boussinesq的解,就能使边界条件为1.Z=0,r≠0,σz=τrz=02.0≤z≤L,U(e,z)=a-e,(1≥e/a≈1)3.P=-2π[a∫Lτry(a,z)dz ∫0arσ(r,L)dr](1)的圆柱嵌入半空间的三维问题归结为一Fredholm第一种积分方程.本文给出了Fredholm第一种积分方程近似解误差估计的一个定理. 将本文所论述的方法,用于桩的分析,较R.Butterfield等人的方法为优越,即所得到积分方程是一维非奇异的、能考虑初应力的影响、不需要预先假定沉陷函数,并且考虑了可压缩桩中的三维应力状态.     

考虑尺寸效应的双材料轴对称界面端应力奇异性

提出了一种分析双材料轴对称界面端的应力奇异行为的特征值法.基于弹性力学空间轴对称问题的基本方程和一阶近似假设,利用分离变量形式的位移函数和无网格算法,导出了关于应力奇异性指数的离散形式的奇异性特征方程.由奇异性特征方程的特征值和特征向量,即可确定应力奇异性指数、位移角函数和应力角函数.数值求解了纤维/基体轴对称界面端模型的奇异性特征方程, 结果表明:尺寸效应参数δ(奇异点与轴对称轴的距离和应力奇异性支配区域大小的比值)影响着应力奇异性的强弱与阶次, 准一阶近似解析解只是δ>>1时的一个特例.      

关于轴对称问题的应力函数

本文论述按应力求解轴对称问题的协调方程和应力函数,建立了应力函数与——Neuber通解间的关系。 1.协调方程。轴对称问题的平衡方程是     

按位移推导平面轴对称问题的一般性解答

根据平面轴对称问题的物理概念, 将平面轴对称问题分为轴对称应力问题和轴对称位移问 题, 给出了这两种轴对称问题的基本方程, 并指出平面轴对称位移问题是平面轴对称应力问 题的特例. 在此基础上, 分别按位移推导了平面轴对称应力问题和平面轴对称位移问题的一 般性解答. 按位移推导平面轴对称问题, 可以考虑体力分量, 从而可避免按应力函数推导平 面轴对称应力问题时不能考虑体力分量的局限性.     

拉伸时中心开裂有限板条裂纹端应力强度因子的计算方法

以Muskhelishvili关于平面弹性力学解析函数解法和Hilbert边值问题解法为基础,文中通过解析函数(?)(z)和ω(z),给出一种位移-合力-应力模式.这种模式适用     

使用任意非正交曲线坐标解变截面圆轴扭转问题的数值计算

1.基本方程及其数值求解由于讨论的是轴对称问题,因此取柱坐标系中的θ坐标为任意曲线坐标系(q~1,q~2,q~3)中的q~2坐标,在轴纵剖面Z—R平面上取任意非正交曲线坐标q~3和q~1,则变截面圆轴扭转问题以无量纲应力函数ψ表达的求解方程为:     

圆柱绕流教学中常被忽略的一个问题

<正> 笔者所见不少流体力学教材在讲述无环量圆柱绕流时,大都这样处理:1)推出速度势(?)(或流函数(?))满足的 Laplace 方程 ▽~2(?)=0(或▽~2(?)=0);2)给出若干个基本解;3)将均匀流与偶极子两个基本解叠     

切比雪夫(Tchebychev)多项式用于最小二乘法分析薄板弯曲问题

一、概述最小二乘法的基本概念是去找寻拟解问题的定解微分方程式的近似解,使得误差的平方和为最小。设有一个待求的边值问题,它的定解微分方程式及边界条件如下:Fu-f=0(于域 V 内) (1—1)Gu-g=0(于边界 S 上) (1—2)式中 F、G 为微分算子,u 为待求函数,f、g 为已知函数。若假定一个近似解函数(?)(c,x)(c 为待求参数,x 是独立变量),引入式(1—1)、(1—2)中,得到内部和边界残差方程,于离散型中选择有限的点 x,于是有R_I(c,x_i)=F(?)(c,x_i)-f(x_i 为 V 中点的坐标) (1—3)R_B(c,x_j)=G(?)(c,x_j)-g(x_j 为 S 上点的坐标) (1—4)以矩阵式表示为     

三维轴对称旋转等离子体的平衡方程以及与静力学平衡的比拟

对于一般三维轴对称旋转等离子体的平衡,1983年E.Hameiri曾给出其方程,它包括一个Bernoulli型积分,和一个复杂的非线性偏微分方程。后者包含五个任意一元函数。本文在假定密度是角向磁通的函数后,把偏微分方程简化为: L(f) a(f) R~2b(f) R~4c(f)=0 它仍然包含五个任意一元函数。这个方程可作为一种讨论三维轴对称旋转等离子体平衡的基础.如果c(f)=0,方程则化为Grad-Shafranov型方程.c(f)=0给出几个任意函数的一个关系。因此这时方程只包括四个任意一元函数。这样,我们就建立了有流动时的平衡与静力学平衡的比拟。对于纯环向旋转情形,1980年E.K.Maschke等曾给出其平衡方程,这是一个包含四个任意一元函数的非线性偏微分方程。本文未作任何假定,把它化为Grad-Shafranov方程,其中包括四个任意一元函数。从而也建立了纯环向旋转平衡与静力学平衡之间的比拟。如果再假定密度是磁通的函数,则可得到一个与上面方程类似的基本方程。     

常子午线曲率薄壳轴对称几何非线性问题的复变量方程

1.几何非线性问题的基本方程在本世纪初,Reissner H.和Meissner E.利用在线性薄壳理论中存在的静力-几何比拟关系,将线弹性薄壳轴对称问题,归结为以应力函数和转角为未知量的两个常微分方程。以后,人们利用这两个方程的相似性,引入复未知函数,把一些典型壳体的方程简化为一个二阶变系数常微分方程,为这些问题的求解带来极大的便利。本文将这一方法推广到薄壳大位移问题,导出用复未知函数表示的常子午线曲率壳体轴对称变形的非线性微分方程。从这个一般方程可以直接得到关于柱壳,锥壳,圆球壳,环壳和圆板几何非线性问     

变边界粘弹性轴对称问题的复变函数法

对边界几何形状、位置随时间变化的变边界结构,给出了用复变函数求解粘弹问题的解析方法。文中用拉普拉斯变换结合平面弹性复变方法,对内外边界变化时粘弹性轴对称问题进行求解。引入两个与时间、空间相关的解析函数,给出了变边界情况下应力、位移以及边界条件与解析函数的关系。当解析函数形式部分确定,则可用边界条件求解其中与时间相关的待定函数。求解待定函数的方程一般情况下为一系列积分方程,特殊情况可求得解析解。对轴对称问题中应力边值问题、位移边值问题以及混合边值问题,分别利用边界条件求得相关系数,从而得到了应力与位移的解析表达。当取Boltzmann粘弹模型时,进行不同边值问题的分析。分析显示,应力、位移的形态与大小均与边界变化过程相关,与固定边界粘弹性问题有较大不同。本文解答可用于粘弹性轴对称问题内外边界任意变化及各种边值问题的力学分析。此外,该法可进一步进行荷载非对称、复杂孔型变边界问题的求解。     

解任意形状扁轴对称体Stokes流动的奇点环形分布法

本文发展了文献[1]中提出的思想,采用奇点环形分布法解决任意形状扁轴对称体的Stokes流动问题,并且得到了和长轴对称体相类似的好结果。 考虑一速度为u的均匀来流绕过一任意形状扁轴对称体的蠕动流.取直角坐标oxyz及柱坐标系r,θ,z。使z轴与物体的对称轴重合(参看图1)。显然,这是一个轴对称流动。习惯上只须考虑θ=0的Roz平面上的流动即可。取L,u,(μu)╱L,uL~2为长度,速度,压力和流函数的特征参考量,其中L是物体的特征长度,μ是流体动力学粘性系数。     

弹性力学空间轴对称问题的一种复变函数法

本文引用了复变量广义解析函数概念,证明了空间轴对称问题的拉甫应力函数可以用两个适当选择的广义解析函数表示,据此即可导出应力分量、位移分量及边界条件的复变函数表示式,进而就可利用复变函数法求解空间轴对称问题。本文用这种方法求解了含有一个球形空腔的圆轴在两端受拉时的解答,表明了以此法分析求解空间轴对称问题的可能性。     

层状层电介质空间轴对称问题的状态空间解

从横观各向同性压电介质空间轴对称问题的基本方程出发,建立了压电介质空间轴对称问题的状态变量方程,对状态变量方程进行Hankel变换,得到以状态变量表示的单层压电介质在Hankel变换空间中的解,讨论了3种不同特征根的情况,利用提出的解得到了半无限压电体在垂直集中载荷和点电荷作出下的Boussinesq解。利用传递矩阵方法导出了多层压电介质空间轴对称问题解一般解析式。     

含球形空腔或刚性夹杂的中厚圆板在弯曲变形时的弹性场

本文将空间轴对称问题的Папковиц-Neuber通解用复变量广义解析函数表示,推导出用复变函数法求解空间轴对称问题的基本公式,并以此为工具求得了含球形空腔或刚性夹杂的中厚圆板在轴对称弯曲变形时的完全解.     

解弹性接触问题的边界积分方程——边界元方法

1.弹性接触问题的边界积分方程我们以平面接触问题为例进行讨论,并假定变形是小变形,接触面充分光滑,但解法可推广到轴对称和三维接触问题. 设接触系统由两个互相接触的弹性体Ω_1,Ω_2组成(图1),为可能接触边界,在一定的接触状态下,应力σ_(ij)应满足如下方程     

纤维增强复合材料的轴对称横向裂纹分析

从弹性力学解出发,借助积分变换将纤维和基体内的位移场和应力表示成以裂纹面上位错函数为未知量的积分形式。由边界条件纤维增强复合材料三维轴对称裂纹问题化成求解一组奇异积分方程的问题。     

带裂纹角钢形截面杆抗扭附度和第三型应力强度因子的计算

本文是作者前一工作的继续,文中讨论了开裂角钢形截面抗扭刚度和第三型应力强度因子的计算方法.对于图1所示截面,若令扭转问题中的应力函数为φ(x,y)=-x~2 u(x,y) (1)不难导出对于函数u(x,y)的定解问题为((?)~2u/(?)x~2) ((?)~2u/(?)y~2)=0,u|L=x~2 (2)其中L 表示截面的周边.同时抗扭刚度为D=μJ J=2(?)(-x~2 u(x,y))dxdy (3)     

横观各向同性饱和多孔半空间与梁的动力相互作用

通过引入三个标量函数,结合Fourier变换,首先将横观各向同性饱和多孔半空间的基本方程组简化为一个6阶控制方程和一个2阶控制方程;求解这两个控制方程,给出了横观各向同性饱和多孔半空间相关物理量的解析表达式.利用带扩展项的正弦级数解答,在将梁下地基表面沉降也展成正弦级数后,结合板-地基的相容条件(连续条件),对横观各向同性饱和多孔半空间与有限长梁的动力相互作用问题进行了分析、计算.另外,利用Fourier变换,对横观各向同性饱和多孔半空间与无限长梁的动力相互作用问题进行了分析.