题目
直径为d的钢丝绕在直径为D的圆筒上,若钢丝仍处于弹性范围内,为了减小弯曲正应力,应减小( )的直径或增大( )的直径
直径为d的钢丝绕在直径为D
的圆筒上,若钢丝仍处于弹性范围内,
为了减小弯曲正应力,应减小( )的直径或增大( )的直径
题目解答
答案
钢丝
圆筒
解析
步骤 1:理解弯曲正应力公式
弯曲正应力的计算公式为:\[ \sigma = \frac{M}{W} \],其中 \( \sigma \) 是弯曲正应力,\( M \) 是弯矩,\( W \) 是截面抵抗矩。对于圆截面,截面抵抗矩 \( W \) 可以表示为:\[ W = \frac{\pi d^3}{32} \],其中 \( d \) 是圆截面的直径。
步骤 2:分析弯矩与圆筒直径的关系
弯矩 \( M \) 与圆筒的直径 \( D \) 有关,当钢丝绕在圆筒上时,弯矩 \( M \) 可以近似表示为:\[ M = \frac{E I}{R} \],其中 \( E \) 是弹性模量,\( I \) 是截面惯性矩,\( R \) 是曲率半径,对于绕在圆筒上的钢丝,\( R \) 可以近似为圆筒的半径 \( \frac{D}{2} \)。
步骤 3:分析弯曲正应力与直径的关系
结合上述公式,弯曲正应力 \( \sigma \) 与钢丝直径 \( d \) 和圆筒直径 \( D \) 的关系可以表示为:\[ \sigma = \frac{M}{W} = \frac{\frac{E I}{R}}{\frac{\pi d^3}{32}} = \frac{32 E I}{\pi d^3 R} \]。从这个公式可以看出,弯曲正应力 \( \sigma \) 与钢丝直径 \( d \) 的三次方成反比,与圆筒直径 \( D \) 成正比。
步骤 4:得出结论
为了减小弯曲正应力,可以减小钢丝的直径 \( d \) 或增大圆筒的直径 \( D \)。
弯曲正应力的计算公式为:\[ \sigma = \frac{M}{W} \],其中 \( \sigma \) 是弯曲正应力,\( M \) 是弯矩,\( W \) 是截面抵抗矩。对于圆截面,截面抵抗矩 \( W \) 可以表示为:\[ W = \frac{\pi d^3}{32} \],其中 \( d \) 是圆截面的直径。
步骤 2:分析弯矩与圆筒直径的关系
弯矩 \( M \) 与圆筒的直径 \( D \) 有关,当钢丝绕在圆筒上时,弯矩 \( M \) 可以近似表示为:\[ M = \frac{E I}{R} \],其中 \( E \) 是弹性模量,\( I \) 是截面惯性矩,\( R \) 是曲率半径,对于绕在圆筒上的钢丝,\( R \) 可以近似为圆筒的半径 \( \frac{D}{2} \)。
步骤 3:分析弯曲正应力与直径的关系
结合上述公式,弯曲正应力 \( \sigma \) 与钢丝直径 \( d \) 和圆筒直径 \( D \) 的关系可以表示为:\[ \sigma = \frac{M}{W} = \frac{\frac{E I}{R}}{\frac{\pi d^3}{32}} = \frac{32 E I}{\pi d^3 R} \]。从这个公式可以看出,弯曲正应力 \( \sigma \) 与钢丝直径 \( d \) 的三次方成反比,与圆筒直径 \( D \) 成正比。
步骤 4:得出结论
为了减小弯曲正应力,可以减小钢丝的直径 \( d \) 或增大圆筒的直径 \( D \)。