ねじりを受ける軸の表面の点は、τₓᵧ = −60 MPa の純粋せん断状態にある(σₓ = σᵧ = 0)。 法線が x 軸から時計回りに 30° 回転した面上の垂直応力 σθ を求めよ。
解答つきモールの応力円と応力の座標変換ワークシート
1.やさしい
τxy = −60 MPaθ = -30°
σθ = MPa
2.やさしい
断面積 800 mm² の棒が 190 kN の軸圧縮力を受ける。 法線が棒の軸と 50° をなす断面における垂直応力 σθ を求めよ(引張を正とする)。
P = −190 kNA = 800 mm²θ = 50°
σθ = MPa
3.ふつう
ある点で σₓ = 140 MPa、σᵧ = 40 MPa である。最大主応力が 170 MPa に達するまでに、せん断応力 τxy(大きさ)はどこまで大きくなれるか。
σx = 140 MPaσy = 40 MPaσ1 = 170 MPa
τxy = MPa
4.ふつう
ある点で σₓ = 10 MPa、σᵧ = −30 MPa、τₓᵧ = 30 MPa である(引張を正とする)。要素を時計回りに 20°回転させる。回転した要素の、回転後の y′ 軸に垂直な面に働く垂直応力 σy′ を求めよ。
σx = 10 MPaσy = −30 MPaτxy = 30 MPaθ = -20°
σy′ = MPa
5.むずかしい
直径 30 mm の中実軸が軸引張力 200 kNとトルク 200 N·m を同時に受ける。 軸の表面で、 最大主応力 σ1 を求めよ。
d = 30 mmF = 200 kNT = 200 N·m
σ1 = MPa
6.むずかしい
直径 20 mm の中実軸が曲げモーメント 100 N·mとトルク 400 N·m を同時に受ける。 曲げ応力が引張で最大となる上表面で、 最大主応力 σ1 を求めよ。
d = 20 mmM = 100 N·mT = 400 N·m
σ1 = MPa
解答
- 1. σθ = 51.96 MPa
- 2. σθ = −98.13 MPa
- 3. τxy = 62.45 MPa
- 4. σy′ = −6.037 MPa
- 5. σ1 = 287.9 MPa
- 6. σ1 = 326.1 MPa
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