题目
两危险点的应力状态如图,且σ=τ,由第四强度理论比较其危险程度,则()。σ-|||-(a)-|||-(b) A.(a)应力状态较危险 B.(b)应力状态较危险 C.两者危险程度相同 D.不能判断
两危险点的应力状态如图,且σ=τ,由第四强度理论比较其危险程度,则()。
A.(a)应力状态较危险 B.(b)应力状态较危险 C.两者危险程度相同 D.不能判断
A.(a)应力状态较危险 B.(b)应力状态较危险 C.两者危险程度相同 D.不能判断题目解答
答案
C
解析
步骤 1:确定第四强度理论
第四强度理论,也称为畸变能密度理论,认为材料的破坏是由于最大畸变能密度达到一定值。对于平面应力状态,第四强度理论的强度条件为:
\[ \sqrt{\sigma_1^2 - \sigma_1\sigma_2 + \sigma_2^2} = \sqrt{3} \tau_{\text{max}} \]
其中,\(\sigma_1\) 和 \(\sigma_2\) 是主应力,\(\tau_{\text{max}}\) 是最大切应力。
步骤 2:分析(a)应力状态
对于(a)应力状态,应力状态为单向拉伸,即 \(\sigma_1 = \sigma\),\(\sigma_2 = 0\),最大切应力 \(\tau_{\text{max}} = \frac{\sigma}{2}\)。代入第四强度理论的强度条件:
\[ \sqrt{\sigma^2 - \sigma \cdot 0 + 0^2} = \sqrt{3} \cdot \frac{\sigma}{2} \]
\[ \sigma = \frac{\sqrt{3}}{2} \sigma \]
\[ \sigma = \frac{\sqrt{3}}{2} \sigma \]
步骤 3:分析(b)应力状态
对于(b)应力状态,应力状态为纯剪切,即 \(\sigma_1 = \sigma\),\(\sigma_2 = -\sigma\),最大切应力 \(\tau_{\text{max}} = \sigma\)。代入第四强度理论的强度条件:
\[ \sqrt{\sigma^2 - \sigma \cdot (-\sigma) + (-\sigma)^2} = \sqrt{3} \cdot \sigma \]
\[ \sqrt{\sigma^2 + \sigma^2 + \sigma^2} = \sqrt{3} \cdot \sigma \]
\[ \sqrt{3\sigma^2} = \sqrt{3} \cdot \sigma \]
\[ \sqrt{3} \sigma = \sqrt{3} \cdot \sigma \]
步骤 4:比较危险程度
从上面的分析可以看出,(a)应力状态和(b)应力状态的第四强度理论的强度条件都满足,且两者危险程度相同。
第四强度理论,也称为畸变能密度理论,认为材料的破坏是由于最大畸变能密度达到一定值。对于平面应力状态,第四强度理论的强度条件为:
\[ \sqrt{\sigma_1^2 - \sigma_1\sigma_2 + \sigma_2^2} = \sqrt{3} \tau_{\text{max}} \]
其中,\(\sigma_1\) 和 \(\sigma_2\) 是主应力,\(\tau_{\text{max}}\) 是最大切应力。
步骤 2:分析(a)应力状态
对于(a)应力状态,应力状态为单向拉伸,即 \(\sigma_1 = \sigma\),\(\sigma_2 = 0\),最大切应力 \(\tau_{\text{max}} = \frac{\sigma}{2}\)。代入第四强度理论的强度条件:
\[ \sqrt{\sigma^2 - \sigma \cdot 0 + 0^2} = \sqrt{3} \cdot \frac{\sigma}{2} \]
\[ \sigma = \frac{\sqrt{3}}{2} \sigma \]
\[ \sigma = \frac{\sqrt{3}}{2} \sigma \]
步骤 3:分析(b)应力状态
对于(b)应力状态,应力状态为纯剪切,即 \(\sigma_1 = \sigma\),\(\sigma_2 = -\sigma\),最大切应力 \(\tau_{\text{max}} = \sigma\)。代入第四强度理论的强度条件:
\[ \sqrt{\sigma^2 - \sigma \cdot (-\sigma) + (-\sigma)^2} = \sqrt{3} \cdot \sigma \]
\[ \sqrt{\sigma^2 + \sigma^2 + \sigma^2} = \sqrt{3} \cdot \sigma \]
\[ \sqrt{3\sigma^2} = \sqrt{3} \cdot \sigma \]
\[ \sqrt{3} \sigma = \sqrt{3} \cdot \sigma \]
步骤 4:比较危险程度
从上面的分析可以看出,(a)应力状态和(b)应力状态的第四强度理论的强度条件都满足,且两者危险程度相同。