南京航空航天大学 结构力学 课后习题答案 第2章(3)

2018-12-23 23:50

(Mr)r?ad2w?dw??D[2?]drrdr??D[8?Ca2??0?a8Ca2] (4)

由(1)式、(4)式(wr)r?a?0,(Mr)r的边界条件为简支边。

a??0知道该挠度方程所对应的圆形薄板

轴对称圆形薄板弯曲的基本微分方程为

d21d2(2?)w?qDdrrdr?d4w2d3w1d2w1dw???4??22?3?qD ?3rdrrdrrdr??dr?C?64(1??)??qD?q?64CD(1??)圆板的弯矩表达式

d2w?dwMr??D(2?) drrdr?4CD(1??)(3??)(a2?r2)1dwd2wM???D(??2)rdrdr

22?4CD(1??)?(3??)a?(1?3?)r)???2-9 半径为a的圆形薄板,周边简支,在中心受集中载荷P,试求薄板的挠度和内力。

解:根据轴对称圆形薄板弯曲的特点,设挠度表达式为

w?C1lnr?C2r2lnr?C3r2?C4 (1)

根据边界条件:

在r?0处

dw?0?C1?0 (2) drdw?2C2rlnr?C2r?2C3rdr1dw?2C2lnr?C2?2C3 rdrd2w?2C2lnr?3C2?2C32drM??D(d2wudwrdr2?rdr)??D[2(1??)C2lnr?(3??)C2?2(1??)C3]Qdd2w1dwr??Ddr(dr2?rdr)??D4C2r集中载荷P可化为分布载荷

P2?b(b很小) D4C2Pb?2?b?CP2?8?D 将(2)式、(3)式代入(1)式得

w?Pr28?Dlnr?C23r?C4 在r=a处

wr?a?0(Mr)r?a?0

Pa28?Dlna?C23a?C4?0 2C2(1??)lan??(?3C2)?2??(1C3? ) 联立(3)、(5)、(6)式,解得

CPlnaP(?3?)3?? 8?D?1?6D(?1?)2 CPa(3??)4?16?D(?1?)将(7)代入(4),得到薄板挠度函数表达式

w?Pr3?16?D[2r2lna??1??(a2?r2)] 薄板的内力

3)4)5)6)7) (

( ( 0 ( ( Qr??P2?rPa Mr?(1??)ln4?rPaM??[(1??)ln?(1??)]4?r2-10 半径为a的圆形薄板,周边固定,沿半径r=b(b

解:将圆板分为0?r?b和b?r?a两部分。 根据轴对称圆形薄板弯曲的特点,设挠度表达式为

w?C1lnr?C2r2lnr?C3r2?C4

dw1?C1?2C2rlnr?C2r?2C3rdrr1dw1?C12?2C2lnr?C2?2C3 rdrrd2w1??C12?2C2lnr?3C2?2C3dr2rd2wudwMr??D(2?)drrdr

1??D[?C1(1??)2?2C2(1??)lnr?C2(3??)?2C3(1??)]rdd2w1dwQr??D(2?)drdrrdr 4C??D2r对于内圆: 在r=0处,所以内圆的挠度可以表示为

dw?0Qr?0dr'2' w'?C3r?C4?C1?C2?0

外圆处的边界条件: 在r=a处,wr?0内外圆相连的 r=b处,w?w即有如下的六个方程

'dw?0 drdw'dw?drdrMr'?MrQr'?Qr?q0

?C1lna?C2a2lna?C3a2?C4?0?1?C1?2C2alna?C2a2?2C3a2?0?a'?C1lnb?C2b2lnb?C3b2?C4?C3'b2?C4??1' ? C1?2C2blnb?C2b2?2C3b2?C3'b2?C4b??'C1?2C2(1??)lnb?C2(3??)?2C3(1??)?2C3(1??)??(1??)2b??4DC?q02?b?q0b3qb?C1?C2?04D4Dq0bq0b2q0b3b22C3??(1?2)C4?(a?b)?lna8Da8D4D 2qb1bbC3'?0[(1?2)?ln]4D2aaq0a2bb2b1b2'C4?[ln?(1?2)]4Da2a2a因此,薄板的挠度表达式为

q0a2br2b2b1b2r2w?[(2?2)ln?(1?2)(1?2)]4Daaa2aaq0a2br2b2r1b2r2w?[(?)ln?(1?2)(1?2)]4Da2a2a2aa(0?r?b)

(b?r?a)2-11 圆环形薄板,外边界r=a为简支,在内边界r=b的圆周上受有均布剪力

Q0,试求挠度表达式

解:设挠度表达式为

w?C1lnr?C2r2lnr?C3r2?C4

dw1?C1?2C2rlnr?Cr2?2Cr3drr1dw1?C12?2C2lnr?C2?2C3

rdrrd2w1??C?2C312?2C2lnr?3C2dr2rd2wudwMr??D(2?)drrdr

1??D[?C1(1??)2?2C2(1??)lnr?C2(3??)?2C3(1??)]rdd2w1dwQr??D(2?)drdrrdr 4C??D2r利用边界条件确定系数 在r=a处,wr?a?0(Mr)r?a?0

(Mr)r?b?0

在r=b处,(Qr)r?b??Q0即

?C1lna?C2a2lna?C3a2?C4?0???(1??)C1?2C(1??)lna?C(3??)?2C(1??)?02232?a? ?C1??(1??)2?2C2(1??)lnb?C2(3??)?2C3(1??)?0b?4C??D??Q0?b?Qb?C2?04D(1??)Q0ba2b2bC1?ln(1??)2D(a2?b2)aQ0b2b2b3??C3?[2ln?]28Da?ba1??Q0a2b3??2b2bC4?[?2ln]8D1??a?b2a

因此,挠度的表达式为

??Q0a2b?r2??3??b2b?w?1??ln???2??224D?a2(1??)a?ba??????rr2b1??br?ln?lnln?a2aa2?b21??aa?22

2-12 半径为a的圆形薄板,周边简支,中心有连杆支座,在边界上受均布弯矩M0作用,试求薄板的挠度和内力。

解:设挠度的表达式为

w?C1lnr?C2r2lnr?C3r2?C4

dw1?C1?2C2rlnr?C2r?2C3rdrr1dw1?C12?2C2lnr?C2?2C3 rdrrd2w1??C12?2C2lnr?3C2?2C3dr2rd2wudwMr??D(2?)drrdr1??D[?C1(1??)2?2C2(1??)lnr?C2(3??)?2C3(1??)]rdd2w1dwQr??D(2?)drdrrdr 4D??C2r在r=0处,w?0?C1?C4?0,于是

w?C2r2lnr?C3r2

在r=a处,wr?a?0(Mr)r?a?M0,即

?C2a2lna?C3a2?0 ???D[2C2(1??)lna?C2(3??)?2C3(1??)]?M0?C2??M0(3??)DC3?M0lna

(3??)Dw???薄板的内力

Qr?M0M0r2lnr?lnar2(3??)D(3??)D2M0raln(3??)Dr4M0

(3??)r

?2?1???r?Mr?M0?1?ln?3??a??

M0?r?M??1?3??21??ln????3???a???


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