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23.7 : 平面应变的变换

在分析承受均匀分布载荷作用的杆等细长结构时,必须了解在坐标轴旋转时其平面应变所发生的转变。这种转变有助于评估材料变形的特性是如何随方向发生变化的,这在材料科学和结构工程中是至关重要的。

在平面应变的条件下,对于一个尺寸明显超过其他尺寸的构件来说,这是特殊的,其中的变形和由此产生的应变仅在单个平面内是显著的。在任意一点处(例如 O 点),重要的应变分量是沿 x 轴和 y 轴的应变分量,而沿 z 轴的应变分量则可以忽略不计。这些分量综合描述了在 xy 平面内的变形状态。

一个重要的例子是沿 x 轴和 y 轴之间的角平分线(45 度)来计算其中的法向应变。在这种情况下,这个角度可以简化其表达式,以此来反映法向应变和剪切应变的组合是如何对沿着这条线的变形产生影响。

Equation 1

当坐标系旋转到与 x 轴和 y 轴对齐的角平分线时,可以使用从弹性理论推导出的三角关系来对新坐标中的应变分量进行重新计算。具体来说,可以根据原始应变分量来确定与原始轴线在任意角度方向上形成的法向应变和相应的剪切应变。

Equation 2

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Plane StrainTransformationElongated StructuresMaterial DeformationCoordinate AxesStructural EngineeringStrain ComponentsNormal StrainShearing StrainElasticity TheoryDeformation StateTrigonometric RelationsXy planeBisector Angle

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