平面应力和平面应变的区别:
1、平面应力:只在平面内有应力,与该面垂直方向的应力可忽略,例如薄板拉压问题。
2、平面应变:只在平面内有应变,与该面垂直方向的应变可忽略,例如水坝侧向水压问题。
举例:
1、平面应变问题讨论,比如压力管道、水坝等,这类弹性体是具有很长的纵向轴的柱形物体,横截面大小和形状沿轴线长度不变,作用外力与纵向轴垂直,并且沿长度不,柱体的两端受固定约束。
2、平面应力问题讨论的弹性体为薄板,薄壁厚度远远小于结构
平面应变与平面应力有什么区别?
工程结构分析中,当结构的形状和受力情况具有一定特点时,只要经过适当的简化和力学抽象化处理,就可归结为所谓的平面问题。这类问题的特点在于:一切现象可看作是在一个平面内发生的,因而在数学上属于二维问题。当一个三维问题可简化为二维平面问题时,将使我们的计算大大简化。
平面问题分为两类:平面应变问题和平面应力问题。平面应变问题也称平面位移问题,下面分别从多个方面对比区分这两类问题。
实例展示
下面通过两个实例来介绍平面问题在实际工程中的应用,并将二维计算结果与三维计算结果进行对比。
1. 平面应变问题
分析如图所示,重力坝在自重和蓄水压力作用下的结构响应。坝长为50m,坝体截面尺寸如下图所示,坝体材料弹性模量为30GPa,泊松比0.3,密度为2000Kg/m³,约束坝体底部和两侧端面,选取坝体中间截面与平面应变解对比。
下图为计算得到的坝体截面位移解和Mises等效应力解,左侧为三维计算结果,右侧为平面应变计算结果。由云图可以看出,两种计算结果很接近。
为进一步对比位移解、应力解和应变解的差异,现将计算得到的各位移分量、应力分量和应变分量汇总如下表所示。由相对误差值可以看出,平面应变解与三维解非常接近,最大误差均为超过1%,而由三维解得到的z方向相关解与面内其它解比较很小,可完全忽略。故平面应变解完全能够反映真实的三维解。
2. 平面应力问题
分析如图所示,圆盘在边缘均布压力作用下的结构响应。圆盘半径为20mm,厚度为1mm,边缘施加10MPa的均布压强,圆盘材料弹性模量为210GPa,泊松比为0.3。
下图为计算得到的盘面位移解和Mises等效应力解,左侧为三维计算结果,右侧为平面应力计算结果。由云图可以看出,两种计算结果很接近。
为进一步对比位移解、应力解和应变解的差异,现将计算得到的各位移分量、应力分量和应变分量汇总如下表所示。由相对误差值可以看出,平面应力解与三维解几乎一致,而由三维解得到的z方向相关解与面内其它解比较很小,可完全忽略。故平面应力解也能完全反映真实的三维解。
总结与说明
从几何、受力、应力、应变和位移等方面,对比了平面应变问题和平面应力问题的本质特征,并通过具体算例验证了用平面问题简化计算的可靠性。
平面应变和平面应力的区别
1. 平面应变问题
分析如图所示,重力坝在自重和蓄水压力作用下的结构响应。坝长为50m,坝体截面尺寸如下图所示,坝体材料弹性模量为30GPa,泊松比0.3,密度为2000Kg/m³,约束坝体底部和两侧端面,选取坝体中间截面与平面应变解对比。
2. 平面应力问题
分析如图所示,圆盘在边缘均布压力作用下的结构响应。圆盘半径为20mm,厚度为1mm,边缘施加10MPa的均布压强,圆盘材料弹性模量为210GPa,泊松比为0.3。
平面应力问题和平面应变问题的异同点
物理方程即本构方程的原型是一致的。对于具体的问题就会有相应的简化形式,比如,平面应力问题,垂直平面的应力为零,但应变不为零,且其可以表示成x与y方向应变与泊松比的关系式,经过一些代数回代便可以得到。
因为简化的前提不一样:平面应力的前提是垂直平面方向应力为零(应变不为零),适用于z<<(x,y);平面应变的前提是垂直平面方向的应变为零(应力不为零),适用于z>>(x,y)。
什么叫平面应力状态?什么叫平面应变应力状态?
在研究受力构件一点应力状态中,点在空间状态下可有3个方向(分别对应空间坐标系的x轴,y轴,z轴)应力分量,也可以说点在空间状态下可在3个平面上存在应力分量。如果点在空间中仅在2个方向存在应力分量,即所有应力分量均处于同一个平面内,则称这种状态为平面应力状态。
平面应变应力状态只在平面内有应变,与该面垂直方向的应变可忽略,例如水坝侧向水压问题。
平面应变是指所有的应变都在一个平面内,同样如果平面是OXY平面,则只有正应变εx,εy和剪应变γxy,而没有εz,γyz,γzx。
扩展资料:
在金属材料断裂韧度测试的试验中,对于张开型的裂纹扩展中,在拉伸或弯曲时,其裂纹尖端附近更是处于复杂的应力状态,最典型的是平面应变和平面应力两种应力状态。前者出现于厚板中,后者则在薄板中出现。
假设有一无限大板,其中2a长的张开型裂纹,在无限远处作用有均匀拉应力σ,应用弹性应力学可以分析裂纹尖端附近的应力场、位移场。如用极坐标表示,则各点(r,θ)的应力分量、位移分量可以近似表达如下:
应力分量σz=v(σx+σy)(平面应变)
σz=0(平面应力)
考虑一个弹性柱体,取z轴平行于母线,如果应变场满足条件:εx、εy、εxy仅仅是x、y的函数;εxz=εyz=εz=0,符合这一条件的力学问题称为平面应变问题。
平面应力问题和平面应变问题的物理方程是相同的吗
不同。
除了物理方程外,其它平衡方程和几何方程是相同的,物理方程虽然不同,但通过弹性常数的替换后,可以转换成相同的,因此平面应力问题和平面应变问题的基本方程可以统一起来,其求解方法完全相同,所以谈到解法时,不区分是平面应力还是平面应变问题,统称为平面问题。
再看看别人怎么说的。
平面应力一定是平面应变吗
这里可以这么理解,首先将空间设为XYZ方向的三维空间,裂纹开裂的平面为z=0,而平面应力状态,为二向应力状态,即受到Z方向和X(或Y)方向的两个方向分力的合力,以及在Xoy中的剪切力。而平面应变状态,是三向应力状态(前面说错了,不好意思),即X,y,z都受力。
有限元中平面应力单元和平面应变单元的区别是什么?
一种考虑问题的方法,个人理解平面应力 应变就是线应力线应变的扩展,不过把线扩成了面,两者的共同点是Z方向应力和应变都是0,例如平面应力就像墙体所受的压应力,平面应变就是墙体的竖向应变,只发生于这个平面内,z方向应力应变都不考虑
平面应变 和平面应力的关系是什么
平面应力就是只有两向应力,第三向应力为零。
平面应变就是只有两项应变,第三向应变为零。
平面应力与平面应变问题就是在这两种情况下求应力,位移等。
可以看成是约束条件不同吧。