Poradnik techniczny · metoda i wskazówki praktyczne

Naprężenie von Misesa: wzory 2D i 3D

Kryterium von Misesa sprowadza wieloosiowy stan naprężenia do jednej wartości dla materiałów ciągliwych.

Sprawdzono

1. Naprężenia w badanym punkcieσaobciążenie osioweMσbzginanie — badana włóknaTτskręcanie / ścinanieσ = σa ± σb2. Lokalny stan naprężeniaσσττττPłaski stan naprężenia w badanym punkcie3. Naprężenie zastępczeσVM = √(σ² + 3τ²)σ = σa ± σbσ: lokalne naprężenie normalneτ: lokalne naprężenie styczne
Wszystkie składowe muszą opisywać ten sam punkt.

1. Definicja

Kryterium tworzy dodatnie naprężenie zastępcze.

Stosuje się je głównie dla materiałów ciągliwych.

2. Wzór 3D

σᵥ = √{[(σx−σy)²+(σy−σz)²+(σz−σx)²]/2 + 3(τxy²+τyz²+τzx²)}

Użyj trzech naprężeń normalnych i trzech stycznych.

Wszystkie wartości muszą mieć tę samą jednostkę.

3. Stan płaski

σᵥ = √(σx² − σx·σy + σy² + 3τxy²)

Dla cienkiej płyty przyjmuje się składowe poza płaszczyzną równe zeru.

Dla σ i τ pozostaje √(σ²+3τ²).

4. Naprężenia główne

σᵥ = √{[(σ₁−σ₂)²+(σ₂−σ₃)²+(σ₃−σ₁)²]/2}

W układzie głównym nie ma naprężeń stycznych.

Czysty stan hydrostatyczny daje σVM = 0.

5. Rozciąganie, zginanie i skręcanie

σx = σa + σb ; σᵥ = √(σx² + 3τ²)

Najpierw zsumuj naprężenia normalne ze znakami.

Następnie połącz wynik z naprężeniem stycznym.

6. Kontrole graniczne

Proste przypadki wykrywają błędy.

  • Tylko σ: σVM = |σ|.
  • Tylko τ: σVM = √3|τ|.
  • σ1 = σ2 = σ3: σVM = 0.
  • Zmiana spójnej jednostki nie zmienia wyniku.

7. Ograniczenia

Porównanie zależy od materiału i metody projektowej.

Zmęczenie, wyboczenie i koncentracje trzeba sprawdzić osobno.

Zastosowanie liczbowe

Przykład: rozciąganie, zginanie i skręcanie

σa = 80 MPa, σb = 40 MPa, τ = 30 MPa, wartość dopuszczalna 250 MPa.

  1. Połączyć naprężenia normalne: σx = 80 + 40 = 120 MPa.
  2. Rozpoznać przypadek 2D z σy = 0: σᵥ = √(σx² + 3τ²).
  3. Obliczyć σᵥ = √(120² + 3×30²) = 130,77 MPa.
  4. Obliczyć wykorzystanie: 130,77/250 = 52,31%.

Wynik: Uproszczony współczynnik bezpieczeństwa wynosi około 1,912.

Wzory porównane z materiałami akademickimi. Otwórz dokładne źródło ↗

Do sprawdzenia i pogłębienia

Bezpośrednie źródła

Każdy odsyłacz prowadzi do dokładnej strony kursu, normy lub publikacji wykorzystanej w opracowaniu.

  1. Mechanics & Materials IMIT OpenCourseWareMateriały o stanach naprężenia.
  2. Kryteria uplastycznieniaNASA Technical Reports ServerKryterium J₂ i obciążenia złożone.
  3. Międzynarodowy Układ Jednostek SIBIPMJednostki i symbole.