应力分量变化范围的描述方程及其图形

过应力空间一点的不同斜面上的正应力、剪应力以及全应力会随着斜面的变化而变化。全应力的变化范围常用应力椭球方程和应力椭球面来描述。首次给出了过一点不同斜面上正应力、剪应力变化的描述方程及其三维图形。该方程和应力椭球方程共同构成了所有应力分量的描述方程。针对剪应力、全应力作用方向与斜面的法向并不一致的问题,给出了一种能够直接描述不同斜面上正应力、剪应力和全应力变化的三维图形,该图形能够非常直观地表示正应力、剪应力以及全应力数值的变化。     

三向应力Mohr圆的真实构成及剪应力作用方向的确定

三向应力Mohr圆的构成在传统上是借助公式推证而得，并以平面图形来表示，缺乏三维的真实感和直观性。在应力应变分析中，对于平面应力问题，可以通过平面应力摩尔圆确定过一点不同斜面上的应力分量及其作用方向。对于三维问题，利用摩尔圆图解法可以确定某一斜面上的正应力和剪应力的数值，但不能表示剪应力的作用方向。剪应力的作用方向需要通过另外的图解方法来确定。本文分别从坐标系旋转和数值计算的角度解释了三向应力Mohr圆的构成过程，形象地说明了Mohr圆的物理本质。针对三向应力Mohr圆不能表示剪应力作用方向的问题，通过矢量运算，给出了剪应力作用方向的确定公式。