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主応力の公式の導き方

土木の応用力学の質問なんですが、誰か詳しい方、教えてください。 互いに垂直に交わる2方向の引張、圧縮、せん断力の項目で、   σn=σx cos^2Φ+σy sin^2Φ+τxy sin2Φ   tan2Φ=2τxy / (σx-σy) という公式がありますが、この2式から主応力を求める公式   σ1,σ2=((σx+σy)/ 2)±√((σx+σy)/ 2)^2+τxy^2 を導くと教科書には書いてあるのですが、どうやるのでしょうか??? 誰か、知っている人教えてください。よろしくお願いします。

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  • AoDoc
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回答No.1

三角関数の公式から  cos^2φ= (cos2φ+1)/2 , sin^2φ + cos^2φ=1 σxcos^2φ + σysin^2φ= σxcos^2φ + σy(1- cos^2φ)=(σx - σy)cos^2φ + σy = (σx - σy)(cos2φ+1)/2 + σy =(σx + σy)/2 + (σx - σy)/2・cos2φ ∴σn=(σx + σy)/2 + (σx - σy)/2・cos2φ-τxysin2φ 三角関数の公式から Asin2φ+Bcos2φ=√(A^2+B^2)cos(2φ+2α) からA=(σx - σy)/2, B=τxyとおき、 σn=(σx + σy)/2 + √{(σx - σy)^2/4+τxy^2}cos(2φ+2α) 同様にせん断応力も τ= (σx - σy)/2・cos2φ+τxysin2φ   =√{(σx - σy)^2/4+τxy^2}sin(2φ+2α) となります。  主応力はτ=0 となる条件で、2φ+2α=0 or πの時 τ=0、この時、σnは、主応力σ1、σ2 cos(2φ+2α)=1 or -1 から得られますので確認してください。

gon899sa
質問者

お礼

何とかわかりそうです。 公式自体知らなかったです・・(恥) 三角関数を勉強しないといけないですね・・。 丁寧に解説していただいてありがとうございました。

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