在极坐标系中,试导出有体力情况下的平面轴对称应力问题的两种形式相容方程:以应变分量表示的相容方程。以应
3.在极坐标系中,对于平面轴对称应力问题,应力分量、应变分量和体力分量都仅为ρ的函数,而不随ψ改变,即:
应力分量: σρ=σρ(ρ),σψ=σψ(ρ),τρψ=0
应变分量: ερ=ερ(ρ),εψ=εψ(ρ),γρψ=0 (2)
体力分量: fρ=fρ(ρ),fψ=0 (3)
根据平面问题的几何方程:
(4)
在式(4)中消除位移分量,即可得到弹性力学平面问题在极坐标系中的相容方程:
(5)
考虑到式(2),可以很容易推出平面轴对称应力问题的应变相容方程:
(6)
对于平面问题的物理方程(平面应力问题):
(7)
将式(7)代入式(6)中,可得:
(8)
再考虑平面轴对称应力问题的平衡微分方程:
(9)
由式(9)可知:
即:
(10)
将式(10)代入式(8)中,即可得到轴对称应力问题的以应力表示的相容方程:
(11)
对于平面应变问题,只需将式(11)中的u换为u/(1-u)即可。