1)拆解對稱與非對稱載荷,前者一個未知量,後者兩個未知量,共計三個位移邊界條件方程;
2)位移邊界條件方程中的位移函數u,左右並不一致,除材料參數之外,圓環的內外半徑與實體的內外半徑並不一致,且由此導致的通解的係數也會有差別;
3)僅適合於線彈性小的小孔變形情況,若非線彈性或大變形,則從第一步可疊加的假設開始全部錯誤;若孔徑較大或孔位於邊緣,則從第二步極坐標應力轉換的假設開始全部錯誤;
4)接觸問題一般用有限元討論,尤其此處非對稱不容易判斷不同點處的滑動閾值與脫離間隙,暫時不清楚是否有非有限元或非數值方法的理論解
5)非對稱的通解太過複雜,這裡僅給出一個參數的解,其餘三個。。。
1,將問題分解為a,x和y方向載荷相同;b,x和有方向載荷相反;a+b就是該問題
2.找到上述a和b的解析解,a的解析解容易扎到,b的解析解大概不容易
3.列出內環和外面開孔方板的位移表達式,應當有待定參數,用內環的外表面位移和外面開孔方板的內表面位移相同,作為協調條件,可以求解得到該待定參數
4用得到的該待定參數,帶入其他的解析解中的參數,即可
如果方板是四面都是相同的載荷,那麼就容易多了!
我剛看到這個問題的時候,思路和前面幾位略有不同。這個問題照目前題主的問法,可以分成兩種情況來討論,:一種情況是小孔尺寸遠遠小於板的尺寸,也就是含孔的無限大板的應力分析的情況;另一種是孔的尺寸與板的尺寸相近,也就是所謂含孔的有限大板的應力分析的情況。這兩種情況的解法是截然不同的。
對於第一種情況,前面的 @ljjttt 、 @QuYln 和@劉先生的回答已經說得很明白了。那就是利用疊加原理,分別對「雙向壓縮」和「拉壓組合」的情況進行疊加即可,在計算每一種情況時,分別對圓孔和圓環利用基爾斯的解答,重新由邊界條件(包括接觸條件)確定待定參數即可。過程比較繁雜,但思路是簡單的。
對於第二種情況,前面的解答好像都沒有涉及,那我就來說說吧。如果孔的尺寸和板的尺寸可以比較了,那麼孔的尺寸和孔的位置就要影響最終的結果了。這裡多了一個板的邊界,造成兩個邊界相互作用的情況,因此,場方程的解答往往很難在所有邊界上都滿足邊界條件。其實這很容易看出來,一般來講,不管是用逆解法還是半逆解法,也不論是應力解法、位移解法還是應力函數解法,所假定的解的形式或者應力函數的形式往往是初等函數的組合(包括級數形式的解答),比如上面的基爾斯的解答就是,這必定不可能適合任意的邊界條件。即便用到特殊函數也很難預先湊出一個滿足所有邊界條件的解來。這時候,一個經典的做法是採用所謂「邊界配置法」。具體來講就是,採用復勢來寫出應力分量和位移分量的表達(板和圓環的),然後在邊界上選定一系列配置點,讓應力分量和位移分量在這些點上精確地滿足邊界條件,從而確定待定常數。這個方法是一個半經驗的方法,在斷裂力學裡是很常用的(比如可以參考洪起超老師的《工程斷裂力學》),也可以搜一下文獻瞭解具體細節,這方面文獻是很多的。對於複雜邊界的問題,一般可以用這個方法得到滿足工程要求的解答,但有時候需要注意解的收斂性問題。
原本是想寫下推導過程的,但最近事多閑少,只能寫寫思路扯扯閑淡了~~
圓環和板之間的邊界條件要定義清楚。如果想要理論解,你需要一個優雅的表達式表示邊界處的位移。力的表達式就是位移的二次導數乘上彈性模量。我數學不太好,你要求理論解的話還是找學數學的吧。工程上肯定直接上有限元求近似解了,這種簡單的模型算起來應該挺快的。
如果覺得考慮摩擦力過於複雜也可以忽略摩擦力的影響
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