题目
受轴向拉压的直杆,其最大正应力位于( )截面;最大切应力位于( )截面,与轴线大致呈( )度夹角。(请用数字回答)
受轴向拉压的直杆,其最大正应力位于( )截面;最大切应力位于( )截面,与轴线大致呈( )度夹角。(请用数字回答)
题目解答
答案
横#斜#45
解析
考查要点:本题主要考查轴向拉压直杆的应力分布规律,重点理解正应力与切应力在不同截面上的分布特点。
解题核心思路:
- 正应力:在轴向拉压杆中,横截面上的正应力均匀分布,且最大值出现在横截面。
- 切应力:切应力的最大值出现在与轴线成45°的斜截面上,此时切应力达到理论最大值。
破题关键点:
- 明确正应力与切应力的定义及计算公式。
- 理解斜截面上应力随角度变化的规律,特别是切应力的极值条件。
最大正应力的位置
轴向拉压杆的横截面上,正应力由公式 $\sigma = \frac{F}{A}$ 给出,且在横截面上均匀分布。由于横截面是杆件受力的主要承载面,最大正应力必然出现在横截面。
最大切应力的位置与角度
斜截面上的切应力公式为 $\tau = \sigma \cdot \sin\theta \cos\theta$,其中 $\theta$ 是截面法线与杆轴线的夹角。通过数学推导可知,当 $\theta = 45^\circ$ 时,$\sin\theta \cos\theta$ 取得最大值 $\frac{1}{2}$,此时切应力达到最大值 $\tau_{\text{max}} = \frac{\sigma}{2}$。因此,最大切应力出现在与轴线成 $45^\circ$ 的斜截面上。