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单元应变和初应变

时间:2022-11-06 百科知识 版权反馈
【摘要】:由于单元面积A以及系数bi、ci等都是常量,所以矩阵[B]的元素都是常量,因此应变{ε}的元素也是常量,即在每一个单元中,应变分量εx、εy、γxy都是常量。一般来说,单元内的初应变是不均匀的,是坐标的函数,但是当单元充分小时,单元内的初应变可采用一个平均值,也就是采用一个常量。以温度变形为例,设单元内温度为T(x,y),计算初应变时将采用平均温度:

2.1.2 单元应变和初应变

1)单元应变

作为平面问题,单元内具有3个应变分量εx、εy、γxy,可用矩阵表示如下:

img8

将位移函数式(2-8)代入上式,得到

img9

{ε}=[B]{δ}e               (2-12)

上式中矩阵[B]可写成分块形式,即

[B]=[Bi Bj Bm]               (2-13)

其子矩阵为

img10

由于单元面积A以及系数bi、ci等都是常量,所以矩阵[B]的元素都是常量,因此应变{ε}的元素也是常量,即在每一个单元中,应变分量εx、εy、γxy都是常量。

2)初应变

初应变系指与应力无关,由温度、收缩等因素引起的应变:

img11

一般来说,单元内的初应变是不均匀的,是坐标的函数,但是当单元充分小时,单元内的初应变可采用一个平均值,也就是采用一个常量。以温度变形为例,设单元内温度为T(x,y),计算初应变时将采用平均温度:

img12

当T(x,y)为x和y的线性函数时,由上式可得

img13

式中 Ti、Tj、Tm——分别为结点i、j、m的温度。

对于平面应力问题,温度img14引起的初应变为

img15

式中 α——线膨胀系数。

由于温度变化在各向同性介质中不引起剪切变形,所以γxy0=0。

对于平面应变问题,温度-T引起的初应变为

img16

式中 μ——材料的泊松比。

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