轴向拉压杆件在横截面上有最大正应力,在45°斜截面上有最大切应力。A. 正确B. 错误
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
解析
本题考查轴向拉压杆件横截面上正应力和斜截面上切应力的相关知识。解题思路是分别分析轴向拉压杆件横截面上正应力和45°斜截面上切应力的情况,然后判断该说法是否正确。
1. 分析轴向拉压杆件横截面上的正应力
对于轴向拉压杆件,根据轴向拉压杆件横截面上正应力的计算公式$\sigma=\frac{F_N}{A}$,其中$F_N$为横截面上的轴力,$A$为横截面面积。在轴向拉压的情况下,横截面上的正应力是均匀分布的,并且在所有横截面中,只要轴力和横截面面积确定,正应力就是一个定值,所以在横截面上存在最大正应力(这里就是该定值)。
2. 分析轴向拉压杆件斜截面上的切应力
设轴向拉压杆件的轴力为$F_N$,横截面面积为$A$,斜截面与横截面的夹角为$\alpha$。斜截面上的切应力计算公式为$\tau_{\alpha}=\frac{\sigma_0}{2}\sin2\alpha$,其中$\sigma_0 = \frac{F_N}{A}$为横截面上的正应力。
为了找到切应力的最大值,对$\tau_{\alpha}$关于$\alpha$求导,令导数为$0$来确定极值点。
$\frac{d\tau_{\alpha}}{d\alpha}=\frac{\sigma_0}{2}\times2\cos2\alpha=\sigma_0\cos2\alpha$
令$\frac{d\tau_{\alpha}}{d\alpha}=0$,即$\sigma_0\cos2\alpha = 0$,因为$\sigma_0\neq0$,所以$\cos2\alpha = 0$,解得$2\alpha = 90^{\circ}$,$\alpha = 45^{\circ}$。
将$\alpha = 45^{\circ}$代入切应力公式$\tau_{\alpha}=\frac{\sigma_0}{2}\sin2\alpha$,可得$\tau_{45^{\circ}}=\frac{\sigma_0}{2}\sin(2\times45^{\circ})=\frac{\sigma_0}{2}$,这就是轴向拉压杆件斜截面上的最大切应力。
综上,轴向拉压杆件在横截面上有最大正应力,在45°斜截面上有最大切应力,该说法是正确的。