Изотропное напряжение[править | править код]
Изотропное растягивающее напряжение. Вверху слева: каждая грань куба из однородного материала растягивается силой с величиной F, равномерно приложенной ко всей грани, площадь которых равна A. Сила, действующая на любое сечение S куба, должна уравновешивать силами, приложенными под сечением. В трех показанных сечениях силы F (вверху справа), F {\displaystyle {\sqrt {2}}} (внизу слева) и F {\displaystyle {\sqrt {3}}/2} (внизу справа); а площадь S равна A, A {\displaystyle {\sqrt {2}}} и А {\displaystyle {\sqrt {3}}/2} соответственно. Таким образом, напряжение на S равно F / A во всех трех случаях.
Другой простой тип напряжения возникает, когда материальное тело испытывает одинаковое сжатие или растяжение во всех направлениях. Это происходит, например, в части покоящейся жидкости или газе, заключенной в какой-либо контейнер или как часть большей массы жидкости; или внутри куба из упругого материала, который находится под равномерным давлением или растягивается на всех шести гранях равными перпендикулярными граням силами — при условии, что в обоих случаях материал является однородным, без встроенных напряжений и что влиянием гравитации и других внешних сил можно пренебречь.
В этих ситуациях напряжение на любой воображаемой внутренней поверхности оказывается равным по величине и всегда направлено перпендикулярно поверхности независимо от её ориентации. Этот тип напряжения можно назвать изотропным нормальным или просто изотропным; если наблюдается напряжение сжатия, то оно называется гидростатическим давлением или просто давлением. Газы по определению не могут выдерживать растягивающие напряжения, но некоторые жидкости могут выдерживать удивительно большие значения изотропного растягивающего напряжения при некоторых обстоятельствах (см. Z-образную трубку).
Напряжения в цилиндре[править | править код]
Детали с осевой симметрией, такие как колеса, оси, трубы, диски и стойки очень распространены в технике. Часто рисунки напряжений, возникающие в таких деталях, имеют вращательную (аксиальную) или даже цилиндрическую симметрию. При анализе таких цилиндрических напряжений используют симметрию для уменьшения размерности области и/или тензора напряжений.
Общий вид тензора напряжения[править | править код]
Часто механические тела испытывают одновременно более одного типа нагрузки; это называется комбинированным напряжением. При нормальном напряжении и напряжении сдвига величина напряжения максимальна для поверхностей, перпендикулярных определённому направлению {\displaystyle d,} и равна ноль на любых поверхностях, параллельных {\displaystyle d.} Когда напряжение сдвига равно нулю только на поверхностях, перпендикулярных одному конкретному направлению, напряжение называется двухосным, и его можно рассматривать как сумму двух нормальных напряжений или напряжений сдвига. В наиболее общем случае, называемом трехосным напряжением, напряжение отлично от нуля на каждом элементе поверхности.
Do'stlaringiz bilan baham: |