应力与应变间的关系.ppt

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1、§7-7应力与应变间的关系一、单向应力状态下应力与应变的关系横向线应变与纵向线应变成正比，比值为泊松比γ，而符号相反。E为材料的弹性模量，单位为N/m2.二、纯剪切应力状态下应力与应变的关系或G为剪切弹性模量，单位为N/m2.（1）符号规定xyzo上面右侧面前面xyzxyyzzxxyzxyyzzx1、各向同性材料的广义胡克定律(a)三个正应力分量：拉应力为正压应力为负。三、复杂应力状态下应力与应变的关系xyzo上面右侧面前面(b)三个剪应力分量:若正面(外法线与坐标轴正向一致的平面)上剪应力矢的指向与坐标轴正向一致,或负面(外法线与坐标

2、轴负向一致的平面)上剪应力矢的指向与坐标轴负向一致，则该剪应力为正,反之为负。图中表示的均为正方向线应变:以伸长为正,缩短为负。剪应变:使直角减小者为正,增大者为负。xOyyOzzox。xyzO上面右侧面前面在xyz分别单独存在时,x方向的线应变x依次为:2、各向同性材料的广义胡克定律(1)线应变的推导在xyz同时存在时,x方向的线应变x为在xyz同时存在时,y,z方向的线应变为剪应变xy,yz,zx与剪应力xy,yz,zx之间的关系为公式的适用范围:在线弹性范围内,小变形条件下,各向同性材料。(2)剪应变的推导公式的适

3、用范围:在线弹性范围内,小变形条件下,各向同性材料。3、特例（1）平面应力状态下(假设Z=0)（2）广义胡克定律用主应力和主应变表示时三向应力状态下：(7-7-6)平面应力状态下设3=0,则材料的三个弹性常数E,G,间存在如下关系:例题7-6已知一受力构件自由表面上的两主应变数值为。构件材料为Q235钢，其弹性模量E=210GPa，泊松比=0。3。求该点处的主应力值，并求该点处另一主应变2的数值和方向。解：一，一对应。由于构件自由表面，所以主应力2=0。所以该点为平面应力状态。由解得该点处另一主应变2的数值为2是缩短的主应变，其方向必与1和

4、3垂直，即沿构件的外法线方向。四、各向同性材料的体积应变（2）各向同性材料在空间应力状态下的体积应变（1）概念:构件每单位体积的体积变化,称为体积应变用θ表示。公式推导设单元体的三对平面为主平面,其三个边长为dx,dy,dz变形后的边长分别为dx(1+,dy(1+2,dz(1+3,因此变形后单元体的体积为:213dxdydz体积应变为将广义胡克定律代入得在最一般的空间应力状态下，材料的体积应变只与三个线应变x，y，z有关。仿照上述推导有在任意形式的应力状态下,各向同性材料内一点处的体积应变与通过该点的任意三个相互垂直的平面上的正应力之

5、和成正比,而与剪应力无关。特例在平面纯剪切应力状态下：代入得可见，材料的体积应变等于零。即在小变形下，剪应力不引起各向同性材料的体积改变。例题7-7边长a=0.1m的铜立方块,无间隙地放入体积较大,变形可略去不计的钢凹槽中,如图所示。已知铜的弹性模量E=100GPa,泊松比=0.34,当受到P=300kN的均布压力作用时,求该铜块的主应力.体积应变以及最大剪应力。aaaPyxz解：铜块上截面上的压应力为yyZxzx(b)由解得铜块的主应力为体积应变和最大剪应力分别为例题9-8壁厚t=10mm,外径D=60mm的薄壁圆筒,在表面上k点处与其轴线成45°和

6、135°角即x,y两方向分别贴上应变片,然后在圆筒两端作用矩为m的扭转力偶,如图所示已知圆筒材料的弹性模量为E=200GPa和=0.3,若该圆筒的变形在弹性范围内,且max=80MPa,试求k点处的线应变x,y以及变形后的筒壁厚度。DtymkxDtxymkxyk可求得:解:从圆筒表面k点处取出单元体,其各面上的应力分量如图所示k点处的线应变x,y为圆筒表面上k点处沿径向(z轴)的应变为同理可得,圆筒中任一点(该点到圆筒横截面中心的距离为)处的径向应变为因此,该圆筒变形后的厚度并无变化,仍然为t=10mm.