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由于剪应力而储存在物体中的应变能

我们正在讨论应变能,弹性,证明弹性和弹性模量在我们最近的帖子中,我们也讨论过当载荷逐渐施加时,应变能储存在体中当载荷突然施加时,应变能储存在体中在我们之前的帖子中。

今天我们将借助这篇文章来讨论由于剪应力而储存在体中的应变能。为了便于理解,让我们一步一步来,但是如果有任何问题,我们可以在这篇文章下面的评论框中讨论。

我们假设有一个矩形块ABCD,长l,高h,宽b,如下图所示。现在我们需要在这里生成矩形块体的剪切载荷条件,以得到剪切应力和剪切应变。

因此,我们考虑矩形块体ABCD的底面AB是固定的,我们在矩形块体的顶面CD上逐渐施加一个剪力P,如下图所示。
从上图可以看出,矩形块ABCD的顶面CD将移动CC1或弟弟1这是由于剪切力P的作用,并逐渐作用于矩形块体顶面CD上。

对于受剪切荷载作用的物体,我们从上面的图中得到以下信息。

P =剪切载荷逐渐施加
τ =由于剪切力P在体内产生的剪应力
ϕ =剪切应变= CC1/ CB = DD1/ DA
G =车身材料的刚度模数
l=主体长度,即矩形块ABCD
b=体宽,即矩形块ABCD
h=体高,即矩形块ABCD
A=身体的横截面积= b x l
V=身体的体积= l x b x h
CC1或弟弟1=机体剪切变形
U =由于剪切应力,矩形块体ABCD中储存的应变能

正如我们已经讨论过的,当物体在其弹性极限内受到载荷时,载荷在使物体变形时所做的功等于储存在物体内的应变能。

体中储存的应变能,即矩形块ABCD =荷载使体变形所做的功。

体中储存的应变能即矩形块ABCD =平均荷载x距离

如上图所示,剪力P逐渐作用于矩形块体顶面CD,因此平均荷载为P/2。

因此,我们会有
应变能储存在体即矩形块ABCD = P/2 x CC1

让我们回顾一下剪切的概念压力和剪切应变我们将在这里求出剪切力P和剪切变形CC的值1用上式表示剪切力P值和剪切变形CC值1

剪切应力=剪切载荷/横截面积
τ = P/ (b x l)
P = τ x b x l

剪切应变=剪切应力/刚度模量
ϕ = τ / g
CC1/ cb = τ / g
CC1/ h = τ / G
CC1τ x h / G

现在我们有了剪力P和距离CC的值1我们将利用上述由于剪应力而储存在体内的应变能方程来表示剪切力P和剪切变形CC的值1

存储在体中的应变能,即矩形块ABCD = (τ x b x l)/2 x (τ x h / G)
U =τ2x (b x l x h) /2G
U =τ2x V / 2 g

参考:

材料强度,由R. K. Bansal
图片由:谷歌

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