平面应力

✍ dations ◷ 2025-04-26 12:57:50 #力学,机械工程

在连续介质力学中,如果一种材料的应力矢量在某一特定平面上为零,则这种材料被认为处于平面应力(Plane Stress)状态。当这种情况发生在整个结构上时,例如薄板的情况,因为应力状态可以用维数为2的张量来表示(可以用2×2矩阵而不是3×3来表示),应力分析因此被简化。另有与之相关的一个概念:平面应变,通常适用于较厚的结构部件。

平面应力的情况通常发生在薄的平板上,这些平板只受平行于它们的荷载力的作用。在某些情况下,为了应力分析的目的,也可以假定一个弯曲幅度较小的薄板具有平面应力。例如,在收到流体压力下的的薄壁圆柱体就是这种情况。在这种情况下,垂直于侧壁的应力成分与平行于侧壁的应力成分相比可以忽略不计。

在其他情况下,薄板的弯曲应力不能被忽略。人们仍然可以通过使用二维平面来简化分析,但每一点的平面应力的张量必须用弯曲项来补充。

在数学上,如果三个主应力 ( 柯西应力张量的特征张量 )之一为零,则材料中某个点的应力为平面应力。 也就是说,在笛卡尔坐标系中的应力张量具有以下形式: σ = {\displaystyle \sigma ={\begin{bmatrix}\sigma _{11}&0&0\\0&\sigma _{22}&0\\0&0&0\end{bmatrix}}\equiv {\begin{bmatrix}\sigma _{x}&0&0\\0&\sigma _{y}&0\\0&0&0\end{bmatrix}}}

例如,考虑一个长方形的块状材料,沿着它的 x {\displaystyle x} y {\displaystyle y} z {\displaystyle z} 方向上的长度分别为 10、40和5 厘米 ,通过在相应的面上施加均匀分布的分别具有大小为10 N和20 N的成对的相反力,使其在 x {\displaystyle x} 方向被拉伸在 y {\displaystyle y} 方向上被压缩。 块内的应力张量为 :

σ = {\displaystyle \sigma ={\begin{bmatrix}500\mathrm {Pa} &0&0\\0&-4000\mathrm {Pa} &0\\0&0&0\end{bmatrix}}}

更一般地,如果任意选择前两个坐标轴,但垂直方向的应力为零,则应力张量的形式为:

σ = {\displaystyle \sigma ={\begin{bmatrix}\sigma _{11}&\sigma _{12}&0\\\sigma _{21}&\sigma _{22}&0\\0&0&0\end{bmatrix}}\equiv {\begin{bmatrix}\sigma _{x}&\tau _{xy}&0\\\tau _{yx}&\sigma _{y}&0\\0&0&0\end{bmatrix}}}

因此可以用2×2矩阵来表示:

σ i j = {\displaystyle \sigma _{ij}={\begin{bmatrix}\sigma _{11}&\sigma _{12}\\\sigma _{21}&\sigma _{22}\end{bmatrix}}\equiv {\begin{bmatrix}\sigma _{x}&\tau _{xy}\\\tau _{yx}&\sigma _{y}\end{bmatrix}}}

相关

  • 批判社区心理学批判社区心理学 (英文:Critical Community Psychology)是一个新的领域,主要为“批判心理学”(Critical Psychology)与“社区心理学”(Community Psychology)的结合体。换言之,
  • 美国外交关系美国建交列表美利坚合众国目前已与189个国家保持外交关系(2018年9月)。联合国成员国中,伊朗、叙利亚与美国仍处于断交状态,朝鲜民主主义人民共和国因与美国相互敌对而未建交,不丹
  • 美国国铁国家铁路客运公司(英语:National Railroad Passenger Corporation),商标和常用称呼Amtrak,中文简称美国国铁或美铁,是美国经营长途和城际铁路客运的营利性公司,创立于1971年5月1日
  • 骨单位骨单位(英语:osteon)或哈弗斯系统(英语:haversian system ),是密质骨的基本功能单元。骨单位是大致圆柱形的结构,通常长几毫米, 直径约0.2毫米。 它们存在于大多数哺乳动物的许多骨骼
  • 巴托洛梅马索巴托洛梅马索是古巴的城市,属格拉玛省,面积629平方公里,海拔高度65米,2004年人口53,024,人口密度为每平方公里84.3人。
  • 王朝阳王朝阳(1882年-1932年),字旭轮,号饮鹤,江苏常熟人。光绪三十年(1904年)进入江苏师范学堂就读,毕业后回乡发展小学教育,1916年至1927年任江苏省立第一师范学校校长。
  • 接面电子学中的接面(junction)也称为结,是指多种导体或是半导体有实际接触的部分,可能是一点或是一个面。接面包括有热电接面,金属–半导体接面(英语:metal–semiconductor junction)或
  • 谷佑箴谷佑箴(1903年-2002年11月25日),男,白族,湖南桑植人,中华人民共和国政治人物,曾任云南省建筑工业厅厅长,云南省政协副主席。
  • 黄金比例 (游戏节目)《黄金比例》(英语:Golden Ratio)是台湾壹电视的一个综艺节目,制作单位是东岳传播,制作人是王钧、焦志方、赵君璐。2010年12月28日至2011年7月1日,壹电视综合台(以下简称“壹综合”
  • 月光光心慌慌9《月光光心慌慌9》(英语:)是一部于2007年上映的美国恐怖电影,为罗伯·僵尸执导、监制及编剧。重拍自1978年的《月光光心慌慌》。由马尔科姆·麦克道威尔、史考·泰勒·康普顿(英