Warunek brzegowy współczynnika Poissona


6

Powiedzmy, że mam duże ciało izotropowe w napięciu jednoosiowym, na które nakłada się mały prostokątny kawałek folii. Pomyśl o tensometrze na dużym ciele, ale „tensometr” to jedna ciągła warstwa izotropowa.

Niech kierunek x i y będzie na powierzchni dużego ciała i kierunku z normalnym (przekłuwanie przez tensometr).

w duże ciało Otrzymuję $ Sigma_x = Sigma_0; Sigma_y = Sigma_z = 0 $. W związku z tym

$$ {wyrównaj} epson_x i = frac {Sigma_x} {E} epson_y = epson_z & amp; = frac {Sigma_x Nu} {E} end {align} $$

Jakie jest napięcie w małym ciele?

Myślałem, że: zakładając, że mam idealną warstwę graniczną i pomijalną grubość folii, odkształcenie powinno być takie samo jak w dużym ciele. Jest to zgodne z literaturą dla $ epson_x $ i $ epson_y $. Ale wciąż czytam wyrażenie dla $ epson_z $ w Małe ciało z udziałem $ nu_B $ dużego ciała i $ nu_s $ małego ciała:

$$ epson_ {z, smallbody} = - frac {nu_s (1- nu_B)} {1- nu_s} Sigma_x / E $$

Czy ktoś może wyjaśnić, jak uzyskać ten wynik?


Czekaj, czy w literaturze jest napisane, że $ epson_y qqon_z $ dla dużego ciała w jednoosiowym napięciu?
— Wasabi

Nie tylko dla małego ciała. Zmodyfikowałem pytanie, aby to było jaśniejsze.
— JLo

Odpowiedzi:


2

Chciałbym zacząć od stwierdzenia, że ​​moja odpowiedź nie jest dokładnie taka sama, jak ta znaleziona w literaturze. Jest prawie taki sam, ale jeden znak jest przełączany. Nie wiem, czy źle to napisałeś, czy gdzieś zawiedli ( bardzo możliwe , proszę popraw mnie, jeśli znajdziesz mój błąd). Niezależnie od tego, jestem tak blisko, że jestem pewien, że błąd jest gdzieś na tej stronie (oczywiście nie w literaturze). I jest wystarczająco blisko, aby pokazać, skąd pochodzi to równanie, które jest twoim rzeczywistym pytaniem.


Warto zauważyć kluczową różnicę między małymi i dużymi ciałami: duże ciało jest w napięciu jednoosiowym, ale małe jest pod naprężeniem dwuosiowym. Jest naprężony na osi x, ale jest ściskany na osi y. Równania deformacji dla stresu dwuosiowego są następujące:

$$ {wyrównaj} epson_x & amp; = dfrac {1} {E} (Sigma_x - Nu Sigma_y) epson_y & amp; = dfrac {1} {E} (- nu Sigma_x + Sigma_y) epson_z & amp; = dfrac {- nu} {E} (Sigma_x + Sigma_y) end {align} $$

Twoje małe ciało jest pod znanym $ epson_x $ i $ epson_y $ (równe tym z dużego ciała). Z tego możemy obliczyć $ sigma_ {x, s} $ i $ Sigma_ {y, s} $. (Wszystkie zmienne z indeksem $ s $ są dla małego ciała, $ b $ dla dużego ciała)

$$ {wyrównaj} eilon_ {x, s} = epson_ {x, b} & amp; = dfrac {1} {E_s} (sigma_ {x, s} - uu sigma_ {y, s}) dfrac {sigma_ {x, b}} {E_b} & amp; = dfrac {1} {E_s} (sigma_ {x, s} - uu_s sigma_ {y, s}) zatem sigma_ {x, s} & amp; = dfrac {E_ s Sigma_ {x, b}} {E_b} + uu sigma_ {y, s} epson_ {y, s} = epson_ {y, b} & amp; = dfrac {1} {E_s} (- uu_s sigma_ {x, s} + Sigma_ {y, s}) dfrac {Nu_b Sigma_ {x, b}} {E_b} & amp; = dfrac {1} {E_s} (- Nu_s Sigma_ {x, s} + Sigma_ {y, s}) zatem sigma_ {y, s} i = dfrac {E_s nu_b sigma_ {x, b}} {E_b} + uu sigma_ {x, s} zatem sigma_ {x, s} i = dfrac {E_ s Sigma_ {x, b}} {E_b} + uu s z lewej (dfrac {E_s nu_b sigma_ {x, b}} {E_b} + uu sigma_ {x, s} dobrze) Sigma_ {x, s} & amp; = dfrac {E_ s Sigma_ {x, b}} {E_b} cdot dfrac {1 + uu_s uu_b} {1- nu_s ^ 2} zatem sigma_ {y, s} i = dfrac {E_s nu_b sigma_ {x, b}} {E_b} + uu s z lewej (dfrac {E_ s sigma_ {x, b}} {E_b} cdot dfrac {1 + uu_s uu_b} {1- nu_s ^ 2} dobrze) Sigma_ {y, s} & amp; = dfrac {E_ s Sigma_ {x, b}} {E_b} po lewej (uu_b + uu_s dfrac {1 + uu_s nu_b} {1- nu_s ^ 2 }\dobrze) end {align} $$

Teraz po prostu podłączamy je do równania $ epson_z $. Tutaj jest wiele do uproszczenia, więc pokażę każdy z kroków.

$$ {wyrównaj} epson_z & amp; = - dfrac {uu_s} {E_s} po lewej (dfrac {E_s sigma_ {x, b}} {E_b} cdot dfrac {1 + uu_s uu_b} {1- nu_s ^ 2} + dfrac {E_ s Sigma_ {x, b}} {E_b} po lewej (uu_b + uu_s dfrac {1 + uu_s uu_b} {1- nu_s ^ 2} po prawej) prawo ) epson_z & amp; = - nu_s left (dfrac {sigma_ {x, b}} {E_b} cdot dfrac {1 + uu_s uu_b} {1- nu_s ^ 2} + reffr { sigma_ {x, b}} {E_b} po lewej (uu_b + uu_s dfrac {1 + uu_s uu_b} {1- nu_s ^ 2} po prawej) prawo) epson_z & amp; = - dfrac {uu sigma_ {x, b}} {E_b} po lewej (dfrac {1 + uu_s uu_b} {1- uu_s ^ 2} + uu_b + uu_s dfrac {1 + nu_s nu_b} {1- nu_s ^ 2} dobrze) epson_z & amp; = - dfrac {uu sigma_ {x, b}} {E_b} po lewej (dfrac {1 + uu_s uu_b} {1- uu_s ^ 2} (1+ nu_s) + nu_b prawo) epson_z & amp; = - dfrac {uu sigma_ {x, b}} {E_b} po lewej (dfrac {1 + uu_s uu_b} {1- uu_s} + uu_b dobrze) epson_z & amp; = - dfrac {uu sigma_ {x, b}} {E_b} po lewej (dfrac {1 + uu_s uu_b} {1- uu_s} + frfrac {(1- uu) ) uu_b} {1- nu_s} prawo) epson_z & amp; = - dfrac {uu sigma_ {x, b}} {E_b} po lewej (dfrac {1 + uu_s uu_b + uu_b- uu_s uu_b} {1- uu_s} dobrze) \\ epson_z & amp; = - dfrac {uu sigma_ {x, b}} {E_b} cdot dfrac {1 + uu_b} {1- nu_s} end {align} $$

Jest to prawie identyczne z równaniem, które podałeś z literatury, z wyjątkiem tego, że moje równanie ma $ 1 + Nu_b $, podczas gdy literatura ma $ 1 - Nu_b $. Nie rozumiem, gdzie poszedłem źle (lub jeśli napisałeś to źle), ale jest to tak bliskie, że uważam, że powinno wykazać, skąd pochodzi literatura.


Wow, wielkie dzięki! Równanie deformacji dla $ epson_z $ ma literówkę - mówi $ epson_x $. Nadal pracuję nad resztą. Sprawdziłem ponownie literaturę i skopiowałem ją poprawnie (DOI 10.1016 / 0040-6090 (74) 90001-7, równ. 18)
— JLo

Zhakowałem go w Matlab i daje to dokładnie twoje rozwiązanie. Więc wydaje mi się, że moja literatura jest błędna lub używa innej konwencji znakowej lub źle zrozumiałem? Spróbuję się domyślić.
— JLo

Po prostu przyszło mi do głowy, że może to być spowodowane zdefiniowaniem $ epson_ {y, b} = dfrac {nu sigma} {E} $, ale myślę, że powinien być ujemny (kompresja). Nie mogę powtórzyć matematyki, aby sprawdzić, czy to jest właśnie teraz, spróbuję później (lub możesz spróbować na Matlabie).
— Wasabi

Słuszna uwaga! Sprawdziłem Matlab i daje $ - dfrac {1- nu_b} {1- nu_s} $ (pomijając drugą frakcję). I jest to zgodne z literaturą, ponieważ znalazłem swój błąd. Zmodyfikuje pytanie, aby odzwierciedlić znak. Jest to również wiarygodne, ponieważ termin zawsze będzie dawał ujemną wartość $ onon_z $. Jestem więc pewien, że to jest teraz poprawna odpowiedź.
— JLo
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.