理论教育 应力矢量变化及其在汽车结构分析中的重要性

应力矢量变化及其在汽车结构分析中的重要性

时间:2023-10-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:应力矢量不仅随点的位置改变而变化,而且即使在同一点,也由于截面的法线方向n的方向改变而变化,这种性质称为应力状态。应力状态对于研究物体的强度是十分重要的。讨论一点各个截面的应力变化趋势称为应力状态分析。弹性体的强度与正应力和剪应力直接相关,因此,这种分解是工程结构分析中经常使用的应力分解形式。

应力矢量变化及其在汽车结构分析中的重要性

应力定义为:单位面积上所承受的附加内力,其表达式为

式中,σ表示应力;ΔFj表示在j方向的施力;ΔSj表示在j方向的受力面积。

应力是矢量,方向由内力主矢ΔF确定,又受ΔS方位变化的影响。应力矢量不仅随点的位置改变而变化,而且即使在同一点,也由于截面的法线方向n的方向改变而变化,这种性质称为应力状态。因此,凡是应力均必须说明是物体内哪一点,并且通过该点哪一个微分面的应力。

一点所有截面的应力矢量的集合称为一点的应力状态。应力状态对于研究物体的强度是十分重要的。显然,作为弹性体内部一个确定点的各个截面的应力矢量,就是应力状态下必然存在一定的关系;不可能也不必要写出一点所有截面的应力。为了准确、明了地描述一点的应力状态,必须使用合理的应力参数。讨论一点各个截面的应力变化趋势称为应力状态分析。为了探讨各个截面应力的变化趋势,确定可以描述应力状态的参数,通常将应力矢量分解。应力矢量有两种分解方法。

一种分解方法是将应力矢量σ在给定的坐标系下沿三个坐标轴方向分解,如用σx、σy、σz表示其分量,则(www.daowen.com)

这种形式的分解并没有工程实际应用的价值,它的主要用途就是作为工具来推导弹性力学的基本方程。

另一种分解方法是将应力矢量σ沿微分面ΔS的法线和切线方向分解。与微分面ΔS法线n方向的投影称为正应力,用σn表示;平行于微分面ΔS的投影称为切应力或剪应力,切应力作用于切面内,用τn表示。

弹性体的强度与正应力和剪应力直接相关,因此,这种分解是工程结构分析中经常使用的应力分解形式。

在本书中,应力分量采用式(2-4)来表示:

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