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Elasticity_ Barber

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Contents

xiii

PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414

27 Axisymmetric torsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419

27.1 The transmitted torque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420

27.2 The governing equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420

27.3 Solution of the governing equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421

27.4 The displacement field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

27.5 Cylindrical and conical bars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424

27.5.1 The centre of rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425

27.6 The Saint Venant problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427

28 The prismatic bar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429

28.1 Power series solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429

28.1.1 Superposition by differentiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430

28.1.2 The problems P 0 and P 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431

28.1.3 Properties of the solution to P m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432

28.2 Solution of P m by integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432

28.3 The integration process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433

28.4 The two-dimensional problem P 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435

28.5 Problem P 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

28.5.1 The corrective antiplane solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

28.5.2 The circular bar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438

28.6 The corrective in-plane solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

28.7 Corrective solutions using real stress functions . . . . . . . . . . . . . . 439

28.7.1 Airy function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

28.7.2 Prandtl function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

28.8 Solution procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441

28.9 Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442

28.9.1 Problem P 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442

28.9.2 Problem P 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443

28.9.3 End conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445

PROBLEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447

29 Frictionless contact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449

29.1 Boundary conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449

29.1.1 Mixed boundary-value problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450

29.2 Determining the contact area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451

29.3 Contact problems involving adhesive forces . . . . . . . . . . . . . . . . . 454

30 The boundary-value problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459

30.1 Hankel transform methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459

30.2 Collins’ Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460

30.2.1 Indentation by a flat punch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460

30.2.2 Integral representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462

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