
【機】 transverse stress
橫應力(Transverse Stress)是材料力學中的關鍵概念,指垂直于杆件軸線或材料截面的應力分量。其核心含義與作用如下:
橫應力指外力作用下,材料内部産生的與截面垂直的應力分量。在軸向受力構件(如拉杆)中,橫應力與軸線方向垂直,表現為材料截面上的分布内力。其存在可能導緻材料發生橫向變形或剪切破壞,尤其在脆性材料中顯著。
在笛卡爾坐标系中,橫應力通常标記為 (sigma_y) 或 (sigma_z)(以軸向應力 (sigmax) 為參照)。其大小可通過胡克定律與橫向應變關聯: $$ varepsilon{text{橫}} = - u frac{sigma_{text{軸}}}{E} $$ 其中 ( u) 為泊松比,(E) 為彈性模量,負號表示橫向收縮現象。
梁結構受彎時,橫截面同時存在法向應力與橫向剪應力,後者是梁剪切破壞的主因(如工字梁腹闆剪切屈曲)。
圓柱形殼體在内壓作用下,環向應力(周向)與軸向應力均屬橫應力範疇,需按第三強度理論校核。
複合材料層間橫應力易引發分層失效,是航空航天結構設計的控制指标。
參考文獻來源:
- 中國機械工程學會《機械設計手冊》第1卷·力學篇
- Timoshenko S. Strength of Materials Part I, Ch.2
- ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII
- GB/T 10623-2022《金屬材料力學性能試驗術語》
根據材料力學中的定義,"橫應力"通常指以下兩種不同方向的應力類型,需結合具體語境區分:
當物體受外力作用時,垂直于橫截面方向的應力稱為正應力(法向應力)。例如梁彎曲時,橫截面上既有縱向拉伸/壓縮的正應力,也可能存在垂直于長度方向的橫向正應力。
平行于橫截面方向的應力稱為剪應力,例如螺栓受剪切力時,在截面上産生的與作用力方向平行的應力。根據定義,剪應力是"同截面相切"的應力。
類型 | 方向關系 | 典型産生原因 |
---|---|---|
橫向正應力 | 垂直橫截面 | 彎曲、壓縮等複合載荷 |
剪切應力 | 平行橫截面 | 剪切、扭轉等作用 |
建議在工程分析中結合具體受力狀态判斷應力類型,可通過應變片測量或有限元仿真進一步驗證。
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