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主応力面とは?1分でわかる意味、方向、主応力度と主せん断応力度との関係

主応力面(しゅおうりょくめん)とは、せん断応力度が0で垂直応力度が最大または最小となる面です。主応力面の角度を調べることで、どの方向に最大(最小)の垂直応力度が作用するか判断できます。今回は主応力面の意味、方向、主応力度と主せん断応力度との関係について説明します。主応力度の意味は、下記の記事が参考になります。

任意断面の応力とは?1分でわかる意味、主応力の計算、垂直応力とせん断応力の関係

主応力面とは?

主応力面(しゅおうりょくめん)とは、せん断応力度が0(ぜろ)で垂直応力度が最大または最小となる面です。


下図をみてください。棒に引張力が作用しています。部材を切断して応力を確認するとき、切断面を傾けます。角度をθとしましょう。

主応力面と任意断面の応力

傾いた切断面に対してせん断力、垂直応力が生じます。では、部材に対して垂直(θ=0)に切断するとどうでしょうか。引張力に対して、引張応力のみ生じますね。


このとき、θ=0の面が「主応力面」で、引張応力による応力度が主応力度です。前述したように、せん断応力度は0です。

主応力面と引張応力

実際の部材は、上記のような単純な応力だけでは無いです。特に接合部などは、複雑な応力が作用します。主応力面も計算しなければ判断できないでしょう。主応力度の意味、計算は下記が参考になります。

任意断面の応力とは?1分でわかる意味、主応力の計算、垂直応力とせん断応力の関係

主応力面の読み方

主応力面は「しゅおうりょくめん」と読みます。関係用語の読み方を下記に示します。


主応力度 ⇒ しゅおうりょくど

主せん断応力度 ⇒ しゅせんだんおうりょくど

主応力面の方向

主応力面の方向(角度)は下式より計算します。


tan2θ=―(σx−σy)/2τxy


より、θを逆算します。σx、σyはxまたはy方向の垂直応力度、τxyはせん断応力度です。垂直応力度、せん断応力度の意味は下記が参考になります。

垂直応力とは?1分でわかる意味、公式、計算、単位、垂直応力度との違い

せん断応力とは?1分でわかる意味、公式と計算法、記号、平均せん断応力

まとめ

今回は主応力面について説明しました。意味が理解頂けたと思います。主応力面は、垂直応力度が最大(最小)、せん断応力度が0(ぜろ)となる面です。切断面の角度と応力の関係、主応力面と主応力度、せん断応力度の関係を勉強しましょう。下記も参考になります。

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