1、常见的应力状态:
单轴应力状态:一个主应力不为零,其余两个均为零
双轴应力状态:一个主应力为零,其余两个均不为零
三轴应力状态:三个主应力均不为零,且σ1>σ2>σ3
2、二维应力状态分析(平面应力状态分析)
若:有两轴主应力( σ1,σ2 )作用在斜截面(AB )上,且 σ1>σ2,σ3 = 0;分析斜面(AB 面)上的应力状态。
规定:α—AB法线与σ1的夹角,AB线—AB 面的截线,单位长度(=1)
∵ AB = 1,
∴ OA = sin α, OB = cos α
又∵ σ = P / A , P = σ A
∴在 OA 面上的正应力 P2 = σ2 OA = σ2 sin α ,
在 OB 面上的正应力 P1 = σ1 OB = σ1 cos α
(1)在垂直AB面上的力: 为 P1 和 P2 的分力之和:
即 : Pn = P1n + P2n = P1 cosα+ P2 sinα
AB面上的正应力: σα= P1 cosα+ P2 sinα
= σ1 cosα cosα+ σ2 sinα sinα
= σ1 cos 2 α + σ2 sin 2 α
σ1 + σ2 σ1 - σ2
= ———— + ———— cos 2α (1)
2 2
(2)在平行AB面上的力:
Pt = P1 sinα + P2 cosα
AB面上的剪应力:τα = σ1 cosα sinα+ σ2 sinα cosα
σ1 - σ2
= ———— sin2α (2)
2
讨论:
由(1):当α= 0 时, cos 2α= 1; σα = σ1 (最大); σ2 不起作用
说明:垂直该面的应力对该面作用最大
平行该面的应力对该面无作用
由(2):当α= 0 时, τα = 0
当α= 90° 时, τα = 0 (2 α= 180 °)
当α= 45° 时, τα 达最大值 (2 α= 90 °)
σ1 - σ2
即: τα = ——————
2
说明:与主应力呈45 °的面上剪应力最大,易产生剪切面