
【机】 transverse stress
横应力(Transverse Stress)是材料力学中的关键概念,指垂直于杆件轴线或材料截面的应力分量。其核心含义与作用如下:
横应力指外力作用下,材料内部产生的与截面垂直的应力分量。在轴向受力构件(如拉杆)中,横应力与轴线方向垂直,表现为材料截面上的分布内力。其存在可能导致材料发生横向变形或剪切破坏,尤其在脆性材料中显著。
在笛卡尔坐标系中,横应力通常标记为 (sigma_y) 或 (sigma_z)(以轴向应力 (sigmax) 为参照)。其大小可通过胡克定律与横向应变关联: $$ varepsilon{text{横}} = - u frac{sigma_{text{轴}}}{E} $$ 其中 ( u) 为泊松比,(E) 为弹性模量,负号表示横向收缩现象。
梁结构受弯时,横截面同时存在法向应力与横向剪应力,后者是梁剪切破坏的主因(如工字梁腹板剪切屈曲)。
圆柱形壳体在内压作用下,环向应力(周向)与轴向应力均属横应力范畴,需按第三强度理论校核。
复合材料层间横应力易引发分层失效,是航空航天结构设计的控制指标。
参考文献来源:
- 中国机械工程学会《机械设计手册》第1卷·力学篇
- Timoshenko S. Strength of Materials Part I, Ch.2
- ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII
- GB/T 10623-2022《金属材料力学性能试验术语》
根据材料力学中的定义,"横应力"通常指以下两种不同方向的应力类型,需结合具体语境区分:
当物体受外力作用时,垂直于横截面方向的应力称为正应力(法向应力)。例如梁弯曲时,横截面上既有纵向拉伸/压缩的正应力,也可能存在垂直于长度方向的横向正应力。
平行于横截面方向的应力称为剪应力,例如螺栓受剪切力时,在截面上产生的与作用力方向平行的应力。根据定义,剪应力是"同截面相切"的应力。
类型 | 方向关系 | 典型产生原因 |
---|---|---|
横向正应力 | 垂直横截面 | 弯曲、压缩等复合载荷 |
剪切应力 | 平行横截面 | 剪切、扭转等作用 |
建议在工程分析中结合具体受力状态判断应力类型,可通过应变片测量或有限元仿真进一步验证。
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