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書記が物理やるだけ#237 応力とひずみの基本式

    応力とひずみの基本式について代表的なものを導出する。


    問題

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    ②では基本となる応力関数から,重ね合わせの原理を用いて解くことにする。

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    説明

    静的なつり合い条件にある場合,応力の平衡方程式が成り立つ。

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    ひずみの適合方程式について。

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    平面応力状態においては,エアリーの応力関数を導入して重調和方程式を解くことになる。

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    解答

    応力について力の釣り合いを考えることで,応力の平衡方程式を導出できる。

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    ひずみと変位の関係から,ひずみの適合条件式と変位の微分方程式が示される。

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    ここで体積力0の場合は平面応力問題であり,エアリーの応力関数を導入することで微分方程式を示すことができる。

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    いくつか具体例を示してみる。応力関数を求めるには,基本となる応力関数と境界条件から式変形をする。ひずみに関してもやることは同じ(ここではひずみから直接変位を求めている)。

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    次に曲げについて。

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    一見面倒に見えるが,偏微分方程式を解くことに慣れていれば難しくはない。

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