- ベストアンサー
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。
- gon899sa
- お礼率33% (9/27)
- その他(学問・教育)
- 回答数1
- ありがとう数2
- みんなの回答 (1)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
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。
関連するQ&A
- 主応力の求め方について
平面応力において主応力を求める過程の中で分からない式があるので教えて下さい。 σ=1/2*(σx+σy)+1/2*(σx-σy)*cos2φ+τsin2φ dσ/dφ=0を考えると -(σx-σy)sin2φ+2τcos2φ=0 tan2φ=2τ/(σx-σy) ここまでは何とか分かります。 これから cos2φ=(σx-σy)/±√{(σx-σy)^2+4τ^2} sin2φ=2τ/±√{(σx-σy)^2+4τ^2} この上記の2式はどうやって導かれたのでしょうか? 分かりやすく教えて下さい。よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- その他(学問・教育)
- せん断応力ってどういう時に働くのですか?
せん断応力ってどういう状態の時に働くのでしょうか?単軸引張(圧縮)の時は働かないんですよね? 2軸引張(圧縮)の時に働くのでしょうか?純粋せん断状態というのはx、y軸にそれぞれ引張、圧縮が働く時の状態を言うらしいのですが。
- ベストアンサー
- 物理学
- モールの応力円について教えてください。
モールの応力円について教えてください。 なんで2θなんですか ? http://solid4.mech.okayama-u.ac.jp/モールの応力円.pdf このURLから モールの応力円の式を使って、 σ=σxを代入すると、τ=±τxy、 σ=σyを代入すると、τ=±τxy、 なのでσxとσyは対称の関係となんとなくわかりました。 そして、x軸との角度を求めるのですが、なぜかいきなり2θって定まってます。なんでですか? モールの応力円の式を導くための垂直応力と剪断応力の2式があります。 垂直応力の式にσ=σx代入してθで微分してみたら、 tan2θ=τxy /(σx -σy)/2 になりました。図と見比べてこれで確かに ?=2θになります。 しかし、剪断応力の式にσ=σx代入してσで微分してみたら、 tan2θ=(σx -σy)/2/τxyになってしまいました、、 なんで?反対こになるの?数字代入した時点でθ微分できないから? だとしたらやっぱり2θっていきなり定まっている理由がわからない、、
- ベストアンサー
- 物理学
- 逆関数の公式を使って導関数を求める
逆関数の公式を使って下記の6問を解きたいのですけど分かりますでしょうか。途中式よりお願いします。 3つの公式→ (1)(Sin^(-1) x)'=1/√1-x^2 (2)(Cos^(-1)x)'=-1/√1-x^2 (3)(Tan^(-1)x)'=1/1+x^2 (1) y=Tan^1 √x (2) y=Cos^1 x/3 (3) y=Sin^1 (x-1)/√3 (4) y=√x ・Sin^1 x (5) y=(Tan^1 x )^2 (6) y=1/(Sin^1 x)
- ベストアンサー
- 数学・算数
- 応力計算
電子系のもので機械の応力の問題で困っています。応力6成分σx=120,σy=80,σz=-100,τxy=70,τyz=50,τzx=-30MPaで方向余弦がl,m,nが1/2,1/2,>0のとき面に作用する応力P、垂直応力σ、せん断応力τ、Pとσのなす角を求めたいのですが、この方向余弦が良く分かりません。X、y、z方向のそれぞれの力のつりあい(例:X=σx*l+τxy*m+τzx*n)を考えP^2=σ^2+τ^2,P=X^2+Y^2+Z^2等の式を用いて計算するのだと思うのですが、方向余弦の意味が良く分からないため(特にn)解くことができません。どなたかご解説お願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 褥瘡の応力について。
褥瘡の発生には、「圧縮応力」「引張応力」「せん断応力」の3つが要因となっているそうですが、関連サイトや教養書によっては「圧力」「圧迫」「ずれ」「摩擦」など様々な単語・表現が飛び交っており、今ひとつ整理が付いていません。 褥瘡において、「圧迫」=「圧力」=「圧縮応力」でしょうか? また、「摩擦」=「引張応力」ですか? 「せん断応力」によって生じる血管や組織の変形が「ずれ」なのでしょうか? どなたか教えて頂けたら幸いです。
- 締切済み
- 病気
- 許容引張応力と許容せん断応力
材料力学について質問があります。 大学である課題が出されたのですが、 「長さ2[m]の単純支持はりに等分布荷重2[kN/m]が作用するとき、長方形断面のはりの高さを求めよ。ただし、高さは幅の2倍とし、はりの許容引張応力を25[MPa]、許容せん断応力を引張の40%とする。」 という問題です。 許容引張応力を利用して、高さh=7.83[cm]と答えは出たのですが、後半の文の「許容せん断応力を引張の40%とする」というものを一切つかっておりません。 特筆してある以上利用するものと思うのですが、これは許容引張応力>許容せん断応力ということを示すだけのものということでしょうか? ご存知の方、教えていただけると助かりますm(_ _)m
- ベストアンサー
- 物理学
- 応力集中について
はじめまして。 私は有限要素法解析ソフトを使って、ある系の強制振動解析を行っています。 任意の周波数と、対象とする系の何点かに変位を与えて振らせたときの、 応力の分布をみており、その結果から、 系のどこに応力が集中しているのかを特定したいと考えています。 なおこの系は二次元の平面応力系として解析しています。 このソフトだと画像化はできませんので、 自分で、解析によって得られたデータを読み取らなければなりません。 そこで得られた数値データの中に、 水平方向の圧縮(もしくは引張)応力、垂直方向の圧縮(もしくは引張)応力、 せん断応力の3つのパラメータが得られたのですが、 応力集中を考えるとき、この3つのどのパラメータに着目したらよいのでしょうか? よろしくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
- 純粋せん断応力状態とは?
純粋せん断応力状態を考えているのですがよく分かりません。3次元の応力テンソルで考えた時に σx=-σyで σz=0 でτxyだけが作用する状態を指しているらしいのですが、σx=-σyという所が理解できません。どなたか分かる方教えていただけませんか?
- ベストアンサー
- 物理学
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。