23.8 : 用莫尔圆分析平面应变
莫尔圆是用于分析平面应变的一种重要图形方法,它能够将应变绘制在笛尔坐标系中,其中横坐标是法向应变 ε,纵坐标是剪切应变 γ。与平面应力的莫尔圆类似,同样绘制了两个点 X 和 Y。它们的坐标分别是(ε_x, -γ_XY)和(ε_Y, γ_XY)。
莫尔圆直观地表示了各种条件下的应变状态,这对于理解材料的状态是至关重要的。莫尔圆的中心标记为 O,对应于平均法向应变,圆的半径能够根据法向应变和剪切应变之间的关系得出。通过描绘坐标轴旋转时圆的旋转和位移,便能够直观的了解应变在不同载荷条件下的变化情况。
莫尔圆与水平轴的相交点是特别重要的,这代表了最大和最小主应变。这些主应变分别由平均应变加上和减去圆的半径来计算得出的,并且能够用来表示材料在给定载荷下可以承受的应变极限。在发生弹性变形的均匀各向同性的材料中,主应变轴与应力轴是对齐的,这是由胡克定律建立的剪切应力和应变相关性。这种排列有助于预测材料在压力作用下的状态。
另外,莫尔圆的直径代表了平面内的最大剪切应变。对于涉及到坐标轴旋转的分析中,将莫尔圆的直径 XY 的角度旋转 2θ,便能够有效的确定在旋转角度为 θ 时的坐标轴在该方向上的应变分量。
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