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主応力差とは?1分でわかる意味、せん断応力との関係、最大主応力の方向、求め方は?

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主応力差とは、最大主応力σ1と最小主応力σ3との差です。主応力差は「σ1-σ3」で求めます。


また、主応力差はモールの応力円における「円の直径」を意味します。さらに、主応力差を2で割り算すれば円の半径、すなわち、主せん断応力が得られます。

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?

主応力差とは?せん断応力との関係は?

主応力差とは最大主応力σ1と最小主応力σ3の差です。また、主応力差はモールの応力円の直径を意味します。


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、σとτの関係を表す円を「モールの応力円」といいます。


主応力差


モールの応力円の中心は、x軸方向は任意の位置に移動しますが、y軸方向は移動しません。つまり、モールの応力円の中心はx軸に一致します。


このとき、σの最大値が最大主応力、最小値が最小主応力であり、両者の差(主応力差)は円の直径と一致します。


さらに、主応力差(円の直径)を2で割り算した値は円の半径です。上図のように、円の半径は「最大(最小)せん断応力」です。


よって、最大(最小)せん断応力は「主応力差÷2」すなわち


・τmax=(σ1-σ3)/2

・τmin=-(σ1-σ3)/2


です。モールの応力円、主応力の求め方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?

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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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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最大主応力の方向、求め方は?

最大主応力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


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?

まとめ

今回は主応力差について説明しました。主応力差とは、最大主応力と最小主応力の差です。


主応力差はモールの応力円の直径を意味します。また、主応力差(σ1-σ3)を2で割り算すると「モールの応力円の半径」で、最大せん断応力が得られます。

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?

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?

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