Fea Assignment Mpume

download Fea Assignment Mpume

of 22

Transcript of Fea Assignment Mpume

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    1/22

    SCHOOL OF ENGINEERING SCIENCE AND TECHNOLOGY

    DEPARTMENT OF MECHATRONIC ENGINEERING

     ___________________________________________________________ 

      NAME MPUMELELO NCUBE

     STUDENT NUMBER C121372Q

     

    LEVEL 4.2 

    COURSE FINITE ELEMENT ANALYSIS 

    Assign!n"# E$%&'in ()* +ini"! !&!!n" 'n'&,sis is &in-! *i"( L'g/'ng!0s

    !'"i)ns '5)6i'n !'"i)ns ))-!0s &'* 'n P/'n"& S"/!ss Fn5"i)n.

    8199'/-s:.

    1 INTRODUCTION

    1.1 What is the finite eleent eth!"

    T(! +ini"! !&!!n" !"() ;FEM< is ' n!/i5'& "!5(ni! +)/ s)&=ing %/)6&!s *(i5( '/! !s5/i6!

     6, %'/"i'& i++!/!n"i'& !'"i)ns )/ 5'n 6! +)/&'"! 's +n5"i)n'& inii>'"i)n. A )'in )+ in"!/!s"

    is /!%/!s!n"! 's 'n 'ss!6&, )+ finite elements. A%%/)$i'"ing +n5"i)ns in +ini"! !&!!n"s '/!

    !"!/in! in "!/s )+ n)'& ='&!s )+ ' %(,si5'& +i!& *(i5( is s)g(". A 5)n"in)s %(,si5'& %/)6&! is "/'ns+)/! in") ' is5/!"i>! +ini"! !&!!n" %/)6&! *i"( n-n)*n n)'& ='&!s. F)/ '

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    2/22

    &in!'/ %/)6&! ' s,s"! )+ &in!'/ '&g!6/'i5 !'"i)ns s()& 6! s)&=!. V'&!s insi! +ini"! !&!!n"s

    5'n 6! /!5)=!/! sing n)'& ='&!s.

    T#! feat$%es !f the FEM a%e #!%th t! &e enti!ne" #

    1. Pi!5!?*is! '%%/)$i'"i)n )+ %(,si5'& +i!&s )n +ini"! !&!!n"s %/)=i!s g)) %/!5isi)n !=!n

    *i"( si%&! '%%/)$i'"ing +n5"i)ns ;in5/!'sing "(! n6!/ )+ !&!!n"s *! 5'n '5(i!=! 'n,

     %/!5isi)n! %/)6&!. T(is

    (!&%s ") s)&=! %/)6&!s *i"( =!/, &'/g! n6!/ )+ n)'& n-n)*ns.

    1.' H!# the FEM #!%(s

    T) s'/i>! in g!n!/'& "!/s ()* "(! +ini"! !&!!n" !"() *)/-s *! &is" 'in s"!%s )+ "(! +ini"!

    !&!!n" s)&"i)n %/)5!/! 6!&)*.

    1.  Discretize the continuum. T(! +i/s" s"!% is ") i=i! ' s)&"i)n /!gi)n in") +ini"! !&!!n"s. T(!

    +ini"! !&!!n" !s( is ",%i5'&&, g!n!/'"! 6, ' %/!?%/)5!ss)/ %/)g/'. T(! !s5/i%"i)n )+ !s(

    5)nsis"s )+ s!=!/'& '//',s 'in )+ *(i5( '/! n)'& 5))/in'"!s 'n !&!!n" 5)nn!5"i=i",.

    2. Select interpolation functions. In"!/%)&'"i)n +n5"i)ns '/! s! ") in"!/%)&'"! "(! +i!& ='/i'6&!s )=!/ 

    "(! !&!!n". O+"!n %)&,n)i'&s '/! s!&!5"! 's in"!/%)&'"i)n +n5"i)ns. T(! !g/!! )+ "(! %)&,n)i'&

    !%!ns )n "(! n6!/ )+ n)!s 'ssign! ") "(! !&!!n".

    3. Find the element properties. T(! '"/i$ !'"i)n +)/ "(! +ini"! !&!!n" s()& 6! !s"'6&is(! *(i5(

    /!&'"!s "(! n)'& ='&!s )+ "(! n-n)*n +n5"i)n ") )"(!/ %'/'!"!/s. F)/ "(is "'s- i++!/!n"

    '%%/)'5(!s 5'n 6! s!@ "(! )s" 5)n=!ni!n" '/!# "(! ='/i'"i)n '%%/)'5( 'n "(! '&!/-in !"().

    4. Assemble the element equations. T) +in "(! g&)6'& !'"i)n s,s"! +)/ "(! *()&! s)&"i)n /!gi)n

    *! s" 'ss!6&! '&& "(! !&!!n" !'"i)ns. In )"(!/ *)/s *! s" 5)6in! &)5'& !&!!n" !'"i)ns

    +)/ '&& !&!!n"s s! +)/ is5/!"i>'"i)n. E&!!n" 5)nn!5"i=i", is s! +)/ "(! 'ss!6&, %/)5!ss. B!+)/!

    s)&"i)n 6)n'/, 5)ni"i)ns ;*(i5( '/! n)" '55)n"! in !&!!n" !'"i)ns< s()& 6! i%)s!.

    . Solve the global equation system. T(! +ini"! !&!!n" g&)6'& !'"i)n s,s"! is ",%i5'&&, s%'/s!s,!"/i5 'n %)si"i=! !+ini"!. Di/!5" 'n i"!/'"i=! !"()s 5'n 6! s! +)/ s)&"i)n. T(! n)'&

    ='&!s )+ "(! s)g(" +n5"i)n '/! %/)5! 's ' /!s&" )+ "(! s)&"i)n.

    . Compute additional results. In 'n, 5's!s *! n!! ") 5'&5&'"! 'i"i)n'& %'/'!"!/s. F)/

    !$'%&! in !5('ni5'& %/)6&!s s"/'ins 'n s"/!ss!s '/! )+ in"!/!s" in 'i"i)n ") is%&'5!!n"s

    *(i5( '/! )6"'in! '+"!/ s)&"i)n )+ "(! g&)6'& !'"i)n s,s"!.

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    3/22

    ' LAGRANGE E)UATIONS

    '.1 Definiti!n

    L T V ;in!"i5 P)"!n"i'& !n!/gi!s<

    La*%an*e e+$ati!ns

    Us! i+ ' 6), n!/g)!s

    '. &'/g! is%&'5!!n"s

     6. &'/g! /)"'"i)ns

    5. &'/g! s"/'ins

    As ' /!s&" "(! 6), is 5)nsi!/! s6G!5"! ") '/6i"/'/, &'/g! )"i)ns

    '.' La*%an*e the!%,

    L'g/'ng! in"!/%)&'"i)n ' ='/i!", )+ +ini"! !&!!n" +'i&i!s ('s 6!!n %/)%)s! +)/ 2D 'n 3D

    !&!!n"s i.!. +)/ s'/!s 'n 56)is. F)/ !$'%&! "(!/! is "(! /!g&'/ L'g/'ng! +'i&, '55)/ing ")

    A/g,/is !" '&.*i"( n)!s /!g&'/&, s%'5! !=!/,*(!/! )n "(! g/i 'n "(! i?!g! L'g/'ng! +'i&,

    )+ T',&)/ 'n )"(!/s. 5)%)s! )+ )n&, =!/"!$?",%! 'n si! ;)/ i?!g!< n)!s. H! n)"! "('" "(!

    "/i'& +n5"i)n s%'5!s )+ "(!i/ '&& !6!/s '/! +&&, -n)*n.

    F)/ si%&!$ +ini"! !&!!n"s )n "(! )"(!/ ('n )n&, "(! 5)%&!"! L'g/'ng! +'i&, *i"( /!g&'/&,

     %&'5! n)!s is +&&, /!5)gni>!. )*!=!/ i" ('s 6!!n sgg!s"! "('" "(!/! ', !$is" "(! i?!g!

    L'g/'ng! +'i&, +)/ ' si%&!$ 5)%)s! )+ )n&, =!/"i5!s 'n '/6i"/'/i&, %&'5! si! n)!s. In

    'i"i)n /'"(!/ g!n!/'& +ini"! !&!!n"s ('=! '&s) 6!!n %/!s!n"! in "(! ''%"i=! +ini"! !&!!n"

     %/)5!/!s "i&i>ing n)" "(! 5)n=!n"i)n'& in"!/%)&'"i)n 6's!s 6" "(! %!5&i'/ i$! 6's!s *i"( 6)"(

    n)'& 'n n)! &!ss 6'sis +n5"i)ns. I" s!!s "('" %)"!n"i'& !$is"s ") !=!&)% '" &!'s" 's 'n, +'i&i!s

    +)/ L'g/'ng! in"!/%)&'"i)ns )=!/ si%&!$ +ini"! !&!!n"s si%&!$!s 's ('=! '&/!', 6!!n +)n +)/

    56!s. In )/!/ ") 5&'/i+, s5( g!n!/'& si%&!$ +'i&i!s i" is /!i/! "('" "(! in"!/%)&'"i)n !&!!n"

    )&)g, 6! /!5)ns"/5"! in ' ni+i! 'nn!/. T(! n'"i=! si%&!$ in"!/%)&'"i)ns '/! "(s !'si&, 'n

    s,s"!'"i5'&&, '%%&i5'6&! '&s) ") +/'5"/! !5('ni5s *i"( )n&, in)/ )i+i5'"i)n )+ "(! '5)6i'n

    "/'ns+)/'"i)n /)"in!.

    '.- Ali/a&ilit, t! FEA

    F)/ 5)ns!/='"i=! s,s"!s

    R!s&"s in "(! i++!/!n"i'& !'"i)ns "('" !s5/i6! "(! !'"i)ns )+ )"i)n )+ "(! s,s"!

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    4/22

    !, %)in"s#

    i< N!*")n '%%/)'5( /!i/!s "('" ,) +in '55!&!/'"i)ns in '&& 3 i/!5"i)ns !'"! F'

    s)&=! +)/ "(! 5)ns"/'in" +)/5!s 'n "(!n !&iin'"! "(!s! ") /!5! "(! %/)6&! ")

    5('/'5"!/is"i5 si>!J

    ii< L'g/'ngi'n '%%/)'5( !n'6&!s s ") i!i'"!&, /!5! "(! %/)6&! ") "(is 5('/'5"!/is"i5

    si>!J. H! )n&, ('=! ") s)&=! +)/ "('" 'n, !'"i)ns in "(! +i/s" %&'5!.

    T(! !'s! )+ ('n&ing !$"!/n'& 5)ns"/'in"s /!'&&, i++!/!n"i'"!s "(! "*) '%%/)'5(!s.

    An E$'%&!

    S%/ing 'ss s,s"!

    L'g/'ngi'n L T V

    L'g/'ng!0s E'"i)n

    D) "(! !/i='"i=!s

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    5/22

    P" i" '&& ")g!"(!/ 

    C)nsi!/ "(! MR %/)6&! *i"( "(! 'ss )s5i&&'"ing 6!"*!!n "(! "*) s%/ings. On&, 1 !g/!! )+

    +/!!) )+ in"!/!s" (!/! s) "'-! iR 

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    6/22

    - 0ACOIAN

    -.1 0a/!&ian the!%,

    In "(! Fini"! E&!!n" M!"() 'n !&!!n"Ks '5)6i'n M'"/i$ /!&'"!s "(! 'n"i"i!s */)"! in "(! n'"/'&

    5))/in'"! s%'5! 'n "(! /!'& s%'5!. T(! 6igg!/ "(! !&!!n" is is")/"! in 5)%'/is)n *i"( ' i!'&

    s('%! !&!!n" "(! *)/s! *i&& 6! "(! "/'ns+)/'"i)n )+ "(! 'n"i"i!s +/) "(! n'"/'& s%'5! ") "(! /!'&

    s%'5!. In +'5" i" !'ns "('" "(! is")/"i)n )n "(! !&!!n" s('%! *i&& in"/)5! !//)/ in "(!

    '"(!'"i5'& "/'s+)/'"i)n +/) n'"/'& s%'5! ") "(! /!'& s%'5!.

    I" is i%)/"'n" ") !n"i)n "('" "(! "*) !+ini"i)ns %/)%)s! (!/! /!s" %)n "(! '5)6i'n '"/i$ )+ "(!

    '%%ing +n5"i)n F /!&'"ing "(! %'/!n" )/ /!+!/!n5! !&!!n" +/'! ") i"s '5"'& 5))/in'"!s *i"(in "(!

    !s(. In "(! /!'in!/ )+ "(! '/"i5&! "(is '"/i$ is !n)"! 's . N)"! "('" )"(!/ g!)!"/i5'& +n5"i)ns5'n 6! s! ") !+in! "(! '&i", )+ 'n !&!!n".

    -.' Ali/a&ilit, t! FEA

    As !n"i)n! 6, "(! !+ini"i)n "(! FEM 5)%"!s +)/ !'5( n)! )+ "(! n!/&,ing !s( 'n

    '%%/)$i'"! s)&"i)n ") "(! s,s"! )+ PDEs !s5/i6ing "(! %(,si5'& %(!n)!n)n n!/ s",. F)/ 

    "(is %/%)s! ' %!/+!5" !&!!n" is !+in! in ' /!+!/!n5! %'/!n" s,s"! ;  ξ1 , ξ2 , ξ3¿

     *(!/! !'5(

    /!+!/!n5! !&!!n" %)in" is /!&'"! ") i"s '5"'& 5)n"!/%'/" *i"(in "(! !&!!n" in "(! )!&! )'in

    /!+!/!n"i'& ( x1 , x2 , x 3)   "(/)g( "(! '%%ing F 's s()*n in Fig. 2. T(! '5)6i'n '"/i$ )+ 

    '%%ing F 5)nsi!/! '" %'/!n" +/'!ξ

     %)in" is !+in! 's#

    J  (ξ )=∂ F 

    ∂ ξ  (ξ )

     

    T(! FE 'n'&,sis 5'n 6! 5'//i! )" )n ' !s( 's &)ng 's "(! '%%ing F 5)nsi!/! +)/ !'5( !s(

    !&!!n" /!'ins ' )n!"))n! '%%&i5'"i)n. T(is %/)%!/", 5'n 6! 'ss!ss! 6, 5)nsi!/ing "(!

    !"!/in'n" )+ '5)6i'n '"/i$ )+ F¿J  ( ξ )∨,

     '" ' n6!/ )+ !&!!n" 5)n"/)& %)in"sJ s5( 's "(!

    !&!!n" n)!s )/ 'ssi'n '/'"/! ;in"!g/'"i)n< %)in"s +)/ '&& "(! !&!!n"s +)/ing "(! !s(.

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    7/22

    Fig/! 2# T(! /!+!/!n5!")'5"'& +/'! '%%ing +/) *(i5( "(! '5)6i'n '"/i$

    M!s( /!&'$'"i)n '&s) /!&i!s )n "(! i"!/'"i=! 5)%"'"i)n )+ "(! '5)6i'n '"/i$ )+ "(! '%%ing

     6!"*!!n "(! !&!!n" %'/!n" ;)/ /!+!/!n5!< 5))/in'"!s s,s"! (ξ1 , ξ2 , ξ3)   'n "(! '5"'&

    !&!!n" 5))/in'"!s ( x1 , x2 , x 3 )  's s()*n )n Fig/! 2. T(! '5)6i'n '"/i$ is 5)%"! '" '

    n6!/ )+ 5)n"/)& %)in"sJ *(i5( 5'n 6! !i"(!/ !s( n)!s )/ !&!!n" in"!g/'"i)n %)in"s. L!"

    (ξ)=(ξ1 , ξ2 , ξ3,)be  'n !&!!n" %)in" in %'/!n" 5))/in'"!s 'n  x=( x 1 , x 2, x3)   "(! s'!

     %)in" in '5"'& !&!!n" 5))/in'"!s.

     x (ξ) := F (ξ )=∑n=1

     N 

    ∅n(ξ) xn

    H(!/! N is "(! n6!/ )+ n)!s )+ "(! 5)nsi!/! !&!!n" 'n

     x1n, x2

    n, x3

    n

     xn=¿¿

    < '/! "(! 5))/in'"!s )+ 

    "(! nth

    !&!!n" n)!. T(! '5)6i'n '"/i$ is !+in! '" %'/!n" +/'! %)in" ξ  's#

    J  (ξ ) := ∂ F ∂ ξ

      (ξ )=(J 11

      J 12

      J 13

    J 21

      J 22

      J 23

    J 31

      J 32

      J 33

    )H(!/!

    J ij=(∂ x i /∂ ξ j)ξ

    Fin'&&, "(! '5)6i'n '"/i$ )+ '%%ing F 5)%"! '" %)in"ξ

     is 'ss!6&! sing "(!3・ N 

     %/!5)%"! s('%! +n5"i)n !/i='"i=!s  P jn

     's +)&&)*s#

    J  (ξ )=¿   (∂ x i /∂ξ  j)ξ

    0a/!&ian e+$ati!ns

    A+"!/ '%%ing is %!/+)/! +)/ "(! 5))/in'"!s *! 5'n n)* !='&'"! "(! s"/'in '"/i$. T) ) "(is i"

    is n!5!ss'/, ") !$%/!ss "(! i++!/!n"i'&s in "!/s )+ "(! n'"/'& 5))/in'"!s sin5! "(! /!&'"i)ns(i%

     6!"*!!n "(! $ 'n , 5))/in'"!s 'n "(! n'"/'& 5))/in'"!s is n) &)ng!/ 's s"/'ig("+)/*'/ 's in "(!5's! +)/ /!5"'ng&'/ !&!!n"s. U"i&i>ing "(! 5('in /&! in '%%&i5'"i)n ") %'/"i'& i++!/!n"i'"i)n *! ('=!

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    8/22

    ∂ N i

    ∂ ξ =

    ∂ x i

    ∂ ξ j  

    T(! 6'si5 '5)6i !"() ('s 6!!n !=!&)%! )=!/ ' 5!n"/, 'g) +)/ "(! s)&"i)n )+ s"'n'/ Eig!n

     %/)6&!s. A 'G)/ '='n"'g! )+ "(! %/)5!/! is i"s si%&i5i", 'n s"'6i&i",.

    2 HOO3E4S LAW

     

    2.1 Definiti!n

    I" s"'"!s "('" *i"(in "(! &ii" )+ %/)%)/"i)n'&i", +)/5! '%%&i! is i/!5"&, %/)%)/"i)n'& ")

    !$"!nsi)n.

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    9/22

    2.' Ali/a&ilit, t! FEA

    A 5)%&!"! !s5/i%"i)n )+ "(! g!n!/'& s"'"! )+ s"/!ss '" ' %)in" 5)nsis"s )+#

      n)/'& s"/!ss!s in "(/!! i/!5"i)ns σ$ ;)/ σ11 ;)/ σ31 ...

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    10/22

    • n)/'& s"/!ss!s in "(/!! i/!5"i)ns σ$ ;)/ σ11 ;)/ σ31 

    ...

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    11/22

    [ ] i/!5"i)ns "(! s"/'in '&)ng !'5( '$is

    5'n 6! */i""!n 's#

    ( )[ ] x z  y y   v

     E σ σ σ ε    +−=

    1

    ( )[ ] z y x x   v E  σ σ σ ε    +−=1

    ( )[ ] y x z  z 

      v E 

    σ  σ  σ  ε    +−=1

    T(! s(!'/ing s"/!ss!s '5"ing )n "(! ni" 56! %/)5! s(!'/ing s"/'ins.

     xy xy γ  τ    =

     yz  yz 

    γ  τ    =

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    12/22

     xz  xz  γ  τ    =

    T(! %/)%)/"i)n'&i", 5)ns"'n" is "(! )&s )+ !&'s"i5i", in s(!'/ )/ "(! )&s )+ /igii",. V'&!s

    )+ '/! s'&&, !"!/in! +/) ' ")/si)n "!s".

    8 PRANDTL STRESS FUNCTION

    8.1 P%an"tl st%ess f$n/ti!n the!%,

    T(! P/'n"& s"/!ss +n5"i)n is ' s%!5i'& 5's! )+ "(! M)/!/' s"/!ss +n5"i)ns 'n i" is s!+&

    *(!n ")/si)n is %/!s!n".

    P%an"lt St%ess state /!n"iti!ns

    L!"0s "'-! 'n !$'%&! )+ ' /) *i"( ' 5)ns"'n" 5/)ss?s!5"i)n. I"s '$is &i!s )n "(! >?'$is. H!

    5'n '%%&, ' ")/si)n T ") 6)"( i"s si!s. T(is ")/si)n T is s'i ") 6! %)si"i=! *(!n i" is i/!5"!

    5)n"!/5&)5-*is! '6)" "(! >?'$is ;'55)/ing ") "(! /ig("?('n /&!!/). H! )n&, ('=!

    "*) n)n?>!/) s"/!ss!s &!+" 6!ing τzy∧τzx .

    8.' P%an"tl st%ess f$n/ti!n ali/a&ilit, t! FEA

    In S'in" V!n'n"0s "(!)/, )+ ")/si)n +)/ n)n?5i/5&'/ s!5"i)ns "(! is%&'5!!n"s '/! gi=!n 6,

    uz  y; x<

    uy  z  ; x< ;1

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    13/22

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    14/22

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    15/22

    *(i5( s',s "('" s" 6! ' 5)ns"'n" )n "(! 6)n'/,. F)/ ' 5/)ss?s!5"i)n *i"( n) ()&!s *!

    5'n "'-! "(! 5)ns"'n" ") 6! >!/) in g!n!/'&.

    T) +in "(! ")/! T in "!/s )+ "(! s"/!ss +n5"i)n *! s"'/" +/) "(! /!&'"i)n 6!"*!!n "(!

    ")/! 'n s"/!ss!s 'n */i"! "('" /!&'"i)n in "!/s )+ "(! s"/!ss +n5"i)n

    *(!/! "(! in"!g/'& )=!/ "(! 6)n'/, C ='nis(!s 6!5's! 9 . T(s "(! ")/! T is Gs""*i5! "(! '/!' n!/ "(! ;, >< s/+'5!. I" 5'n 6! s()*n "('" )n "(! 6)n'/, C "(! ")"'&

    s(!'/ s"/!ss "'-!s )n "(! &'/g!s" ='&! 'n,*(!/! in "(! 5/)ss s!5"i)n. Sin5! '" "(! 6)n'/,

    "(is ")"'& s(!'/ s"/!ss s" 6! "'ng!n" ") "(! 6)n'/,

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    16/22

    H! ('=!

     

    s) "(is '$i ")"'& s(!'/ s"/!ss is Gs" "(! n!g'"i=! )+ "(! &'/g!s" s&)%! )+ "(! ;, ><

    s/+'5! '" "(! 6)n'/,. H! 5'n '-! "(!s! /!s&"s '%%!'/ sii&'/ ") "(! +'i&i'/ +)/&'s +)/ 

    "(! ")/si)n )+ ' 5i/5&'/ 5/)ss s!5"i)n i+ *! !+in! ' )i+i! s"/!ss +n5"i)n

    *(!/!

       ∇2 2 in "(! 5/)ss s!5"i)n

      9 )n "(! 6)n'/,

    I+ *! &!" T !++ "(!n

    'n +)/ "(! '$i s(!'/ing s"/!ss *! ('=!

    T(! %/'n"& s"/!ss +n5"i)n !'&s *i"( "(! 'n'&,sis )+ ")/si)n )+ n)n?5i/5&'/ s!5"i)ns. I" 5'n 6! '%%&i!

    ") +in "(! ")/si)n )+ "(!s! s!5"i)ns. F)/ "(! ")/si)n )+ n)n?5i/5&'/ +)/5!s is%&'5!!n"s '/! gi=!n 6,#

     u z= y ∅( x)   E'"i)n 81:

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    17/22

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    18/22

    I" i%&i!s "('"

    G(   ∂2

    u x

    ∂ z ∂ y )   −( ∂2ϕ /∂ y ) ?   Gϕ '    !'"i)n 811:

      G(   ∂2

    u x

    ∂ y ∂ z )   −( ∂2ϕ /∂ z )   Gϕ '    !'"i)n 812:

    )*!=!/ "(!s! !n)in'"i)ns )+ "(! is%&'5!!n"u x  s" 6! !'& i+ *! '/! ") 6! '6&! ") +in

    "(! s"/'ins ") +in is%&'5!!n". T(is 5)%'"i6i&i", 5)ni"i)n /!i/!s "('" "(! P/'n"& s"/!ss +n5"i)n

    s'"is+,

     ∂2ϕ

    ∂ y2

    ∂2ϕ

    ∂ z2 ?2

      Gϕ '   !'"i)n 813:

    H! -n)* "('" '" "(! !n )+ "(! 6'/ *! ('=! n) '%%&i!

    T  x(n)=σ  xy n y   σ  xz n z 9 !'"i)n 814:

    , 'n > '/! i!n"i5'& s) "('" "(! !'"i)n in "!/s )+ "(! P/'n"& s"/!ss +n5"i)n 6!5)!s

    (∂ϕ /∂ z)n y ? ( ∂ϕ∂ z )n z=0   E'"i)n 81:

    T(! !'"i)n i%&i!s "('"

    ∂ϕ

    ∂ z ∂ z

    ∂ s  +

    ∂ϕ

    ∂ y ∂ y

    ∂ zs  =0   E'"i)n 81:

    H(i5( s"'"!s "('"ϕ

     s" 6! ' 5)ns"'n" )n "(! 6)n'/,. T) +in "(! ")/! in "!/s )+ "(!

    P/'n"& s"/!ss +n5"i)n *! s"'/" +/) "(! /!&'"i)ns(i% 6!"*!!n "(! ")/! 'n s"/!ss!s.

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    19/22

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    20/22

    G$i"e" &, O&se%9ati!ns f%! Me/hani/s !f Mate%ials

    •  %/)G!5"i)n )+ !'5( s!5"i)n )n x!y?%&'n! /)"'"!s 's /igi?6), '6)" 5!n"/'& '$is

    • ')n" )+ %/)G!5"! s!5"i)n /)"'"i)n is &in!'/ +n5"i)n )+ '$i'& 5))/in'"!

    •  %&'n! 5/)ss?s!5"i)ns *i&& n)" /!'in %&'n! '+"!/ !+)/'"i)n "(s &!'ing ") ' *'/%ing

    is%&'5!!n"

    St%ess F$n/ti!n F!%$lati!n

     

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    21/22

    Ei&i6/i E'"i)ns

    C)%'"i6i&i", R!&'"i)n

    P%an"tl St%ess F$n/ti!n : ; 5

  • 8/17/2019 Fea Assignment Mpume

    22/22

    1. A. H!ins"!in 0T(! 5!n"!/ )+ s(!'/ 'n "(! 5!n"!/ )+ "*is"0 Q'/". )+ A%%&. M'"(. ;1