
【化】 triaxial stress
中文術語:三軸應力(Triaxial Stress)
英文釋義:指材料在三個相互垂直方向(x, y, z軸)同時承受應力的狀态,屬于複雜應力狀态的一種。其數學表達為:
$$ sigma = begin{pmatrix} sigmax & tau{xy} & tau{xz} tau{yx} & sigmay & tau{yz} tau{zx} & tau{zy} & sigma_z end{pmatrix} $$
其中 $sigma$ 為法向應力,$tau$ 為切向應力(來源:材料力學基礎理論。
空間應力狀态
區别于單軸(單向拉伸/壓縮)或雙軸(平面應力),三軸應力需分析三維空間内所有應力分量,常見于岩土工程(如地基承載力分析)和壓力容器設計(如核反應堆殼體)。
主應力與莫爾圓
通過坐标變換可求解三個主應力 $sigma_1, sigma_2, sigma_3$($sigma_1 geq sigma_2 geq sigma_3$),其莫爾圓包含三個相互切割的應力圓,用于判斷材料屈服或破壞(來源:《工程力學》高等教育出版社)。
ASTM D2850-23a《土工試驗三軸壓縮标準試驗方法》定義測試規範(美國材料與試驗協會)。
Timoshenko S.P., Theory of Elasticity (McGraw-Hill) 第4章詳述三維應力張量變換。
注:因搜索結果未提供可驗證鍊接,參考文獻僅标注來源名稱及文獻标識。
三軸應力是指材料或結構中的某一點同時存在三個相互垂直且均不等于零的主應力的應力狀态,屬于三維應力狀态(空間應力狀态)。以下從定義、主應力分類、實驗特點和應用場景進行詳細解釋:
三軸應力狀态下,三個主應力(σ₁、σ₂、σ₃)均不為零,且方向相互垂直。主應力指作用面無剪應力時的正應力,可分為:
在實驗室中,常用圓柱形試樣進行三軸試驗。此時試樣處于軸對稱應力狀态,即中主應力與小主應力相等(σ₂ = σ₃),而大主應力σ₁為軸向加載的應力。這種條件下,應力差(σ₁ - σ₃)稱為偏應力,用于分析材料的變形和強度。
通過三軸應力分析,可更真實地反映複雜載荷下材料的力學行為,對工程設計和安全評估具有重要意義。
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