题目
扭转加载的应力状态系数()单向拉伸的应力状态系数。A. 大于B. 小于C. 等于D. 无关系
扭转加载的应力状态系数()单向拉伸的应力状态系数。
A. 大于
B. 小于
C. 等于
D. 无关系
题目解答
答案
A. 大于
解析
考查要点:本题主要考查对应力状态系数的理解,以及不同加载方式(扭转与单向拉伸)下应力分布差异的比较。
解题核心思路:
- 应力状态系数反映了不同应力状态下材料的等效应力大小,与加载方式相关。
- 单向拉伸为单向应力状态,主应力仅沿拉伸方向存在;扭转加载为纯剪切状态,主应力分布更复杂。
- 根据强度理论(如畸变能理论),纯剪切状态的等效应力高于单向拉伸,因此扭转的应力状态系数更大。
破题关键点:
- 明确两种加载方式的主应力分布差异。
- 理解等效应力的计算公式及不同应力状态下的结果。
单向拉伸的应力状态:
- 主应力为 $\sigma_1 = \sigma$,$\sigma_2 = 0$,$\sigma_3 = 0$。
- 根据畸变能理论,等效应力为:
$\sigma_{\text{eq}} = \sqrt{\frac{(\sigma - 0)^2 + (0 - 0)^2 + (0 - \sigma)^2}{2}} = \sigma.$
扭转加载(纯剪切)的应力状态:
- 主应力为 $\sigma_1 = \tau$,$\sigma_2 = -\tau$,$\sigma_3 = 0$($\tau$ 为剪应力)。
- 等效应力为:
$\sigma_{\text{eq}} = \sqrt{\frac{(\tau - (-\tau))^2 + ((-\tau) - 0)^2 + (0 - \tau)^2}{2}} = \sqrt{3} \tau.$
比较两者系数:
- 若单向拉伸应力 $\sigma$ 与剪应力 $\tau$ 等效,则 $\tau = \frac{\sigma}{\sqrt{3}}$。
- 扭转的等效应力 $\sqrt{3} \tau = \sigma$,但应力状态系数(等效应力与单向拉伸应力的比值)为 $\sqrt{3} > 1$,故扭转的系数更大。