1、第 10 章平板弯曲问题的有限单元法 (简介)110.1 引 言一、平板问题的特点中面 (xy 面 )xyz1. 几何特点 薄板 hb2. 载荷 厚板 薄膜 垂直于板面作用3. 截面上的内力 弯矩; 扭矩; 剪力; 薄膜力(当板面内不受力时, = 0 )(相对弯矩、扭矩很小 ) 2xyz4. 截面上的应力 弯曲应力; 扭转剪应力; 剪力引起的剪应力 垂直于板面方向的正应力5. 变形描述与节点位移 垂直于板面方向( z方向)的位移挠度( w) :板截面转角( x、 y)1 234节点位移:3二、弹性薄板弯曲变形的基本假定 Kirchhoff 假定1. 垂直于中面方向的线应变 z 忽略不计,即取:
2、2. 应力分量:远小于应力分量:即:薄板的物理方程:或:43. 薄板中面内的各点都没有平行于中面的位移,即1 234xyz由得: 中面 (xy 面 ) 中性平面变形前后,平面在 xy 面上的投影形状不变。将:对变量 z 积分,有5结论:平板的全部应力、应变都可用板中面内的挠度 w(x,y) 表示三、弹性薄板的基本方程1. 几何方程其中:板弯曲的曲率 62. 物理方程中面 (xy 面 )xyzhb板的广义力:由板内应力沿 z方向线性分布的性质,有:7中面 (xy 面 )hbxyz8其中: 称为板的弯曲刚度(抗弯刚度) 板的物理方程9将 Mx、 My、 Mxy代入,得3. 平衡微分方程中面 (xy 面 )xyz hb4. 边界条件( 1)在边界 S1上,给定位移 :对固支边界有 : ( n为边界的外法线方向)10