Analisi della deformazione
Analisi locale della deformazione
xi' ≠ xi(xi+ dx) xi'(x + dx) = xi(x) + (∂xi'/∂xj)|x + O([dx]2) xi'(x + dx) ≅ Xi(x) + (∂xi'/∂xj) dxj dxi' = ∇X dx gradiente della trasformazione dxi' = xi' - xi = dxi Si pone ∇X = [ ... ] NB: dxi = 0 ⇔ dx1 = dx2 = dx3 = 0 det(F) ≠ 0
Analogo in termini di spostamenti: ui(Xi + dx) - ui(Xi) = ∇u ∙ dx ui = (∂ui/∂xj) dxj + O([dx]2) Relazione tra ∇X e ∇u: Xi = Xi + ui ∇X = I + ∇u
Misure geometriche della deformazione locale
ds' = ‖dx'‖ = √(FdX ∙ FdX) = √(FTF dx ∙ dx) se ϵn > 0 → allungamento se ϵn < 0 → accorciamento ds = ‖FTF n ∙ n‖ = ds' ϵn = ds' - ds/ds = ds √FTF n ∙ n - ds ϵn = √FTF n ∙ n - 1
Analisi della deformazione
Analisi locale della deformazione
xi + dxi = xi(xl + dxl) xi(xl + dxl) - xi(xl) ≅ (∂xi/∂xj) dxj + o((1 dx1)2) xi(xl + dxl) - xi ≅ (∂xi/∂xj) dxj x'i - xi ≅ dx'i dx'i = ∇x dxj Si pone ∇x ≡[ dx1/dx1 dx1/dx2 dx1/dx3 ] [ dx2/dx1 dx2/dx2 dx2/dx3 ] [ dx3/dx1 dx3/dx2 dx3/dx3 ] NB: dx’ = 0 ↔ dx = 0 det(F) ≠ 0 B, B-1 = BT → [E] = ε = 1 - E → det(E) = det(I) = 1 → det(E) = det(∇x) = 0 → ui(xl + dxl) - ui(xl) = (∂ui / ∂xk) dxk + o(( dxl)2) ui(xl + dxl) - ui(xl) = ∇u· dx vk = I + ∇u dx'i = F dx
Misure geometriche della deformazione locale (deformazioni finite)
Dilatazione lineare εn = (ds'2 - ds) / ds se εn > 0 → allungamento se εn ds' = |dx'| = √(dx': dx') = √(F dx: F dx) = √(FTF (ds·n: ds·n)) = ds √(FTF n·n = ds') εn = (ds'2 - ds)/(ds') = ds √(FTF n·n = ds') / ds = ds / ds ( √(FTF n·n − 1) εn = √(FTF n·n − 1)
Scorrimento angolare Q(n1,n2) = α - β α = (n1, n1') = arccos (n1, n1') β = (ni, ni') con α = (n1, n1'), β = (ni, ni') Q(n1,n2) = α - β = arccos (n1, n2) - arccos
Dilatazione volumetrica dx = dV'/dV dV = ds3 e = dV'-dV/dV e > 0 = dilatazione e < 0 = compressione e = Jds3ds3/ds3ds3 (J-1) → e = J-1
Teoria delle deformazioni infinitesime
Dalla deformazione finita si definisce: E = 1/2 (FTF - I) Tensore di Green-Lagrange o tensore della deformazione finita Si dimostra che per deformazioni nulla risulta E = 0. Si valuta la differenza tra i quadrati delle lunghezze di un segmento prima e dopo la deformazione: (ds')2 - (ds)2 = (F dx ⋅ F dx) - (dx ⋅ dx) = (FTF dx ⋅ dx) - (dx ⋅ dx) == (dx ⋅ dx) (FTF - I) NB. (ds')2 - (ds)2 = 0 (FTF - I) = 0 Poiché dx ≠ 0 sempre, -> E = 1/2 (FTF - I) = 0 Per l'ipotesi di piccoli spostamenti |∇U|
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