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モールの応力円と最大主応力の関係は?求め方、最小主応力の求め方は?

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モールの応力円とx軸の交点における大きい方の値が最大主応力です。小さい方の値を最小主応力といいます。モールの応力円とは、縦軸にせん断応力τ、横軸に垂直応力σをとり、τとσの関係を表す円です。今回はモールの応力円と最大主応力の関係、求め方、最小主応力の求め方について説明します。モールの応力円、最大主応力の詳細は下記が参考になります。

モールの応力円とは?1分でわかる意味、導出、主応力の求め方は?

最大主応力とは?1分でわかる意味、求め方、マイナスの値、圧縮・引張との関係、最小主応力の求め方は?

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ/建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書:「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学 改訂版/工学社」

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モールの応力円と最大主応力の関係は?求め方は?

モールの応力円についてτ=0になるときのσのうち大きい方の値が「最大主応力(σ1)」です。下図をみてください。縦軸にせん断応力τ、横軸に垂直応力σをとり、τとσの関係を表した円をモールの応力円といいます。


モールの応力円と最大主応力の関係


モールの応力円の中心は[(σx+σy)/2,0]なので、応力円とx軸との交点でσは最大(最大主応力)および最小(最小主応力)をとります。

モールの応力円とは?1分でわかる意味、導出、主応力の求め方は?

最大主応力とは?1分でわかる意味、求め方、マイナスの値、圧縮・引張との関係、最小主応力の求め方は?


最大主応力σ1の求め方を下記に示します。σx、σyはx軸、y軸方向に生じる垂直応力、τxyはせん断応力です。


最大主応力


モールの応力円の円周上の座標は、垂直応力σとせん断応力τの座標を軌跡するものであり、すなわち、モールの応力円を描いて円とx軸の交点を読み取ることで、最大主応力を得られます。


モールの応力円の描き方は簡単です。σx、σy、τxyは既知であるとします。xy平面に座標を描くのと同様の手順で、(σ,τ)=(σx,τxy)、(σ,τ)=(σy,-τxy)の座標をστ平面に描きます。


この2点を結んだ線とx軸の交点は応力円の中心であり、あとは中心が2点を通るような円を描けばモールの応力円が描けますね。


モールの応力円の描き方3


最大主応力の詳細は下記が参考になります。

最大主応力とは?1分でわかる意味、求め方、マイナスの値、圧縮・引張との関係、最小主応力の求め方は?

最小主応力の求め方は?

最小主応力(σ3またはσ2の記号で示す)の求め方は下記の通りです。前述した「最大主応力の公式」と似ていますが、引き算するので値が小さくなります。


最小主応力


最小主応力の詳細は下記が参考になります。

最大主応力と最小主応力の違いは?1分でわかる意味、求め方、最大主応力と最小主応力のマイナスと引張・圧縮の関係は?

まとめ

今回はモールの応力円と最大主応力の関係について説明しました。モールの応力円とx軸の交点における垂直応力の大きい値が最大主応力です。小さい値を最小主応力といいます。最大主応力はモールの応力円を描いて、円とx軸の交点の座標を読み取るだけです。モールの応力円、主応力の求め方など下記も勉強しましょう。

モールの応力円とは?1分でわかる意味、導出、主応力の求め方は?

主応力の求め方は?2次元要素の主応力の導出方法、最大主応力、最小主応力の求め方は?

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