stąd:
(4.4)
a(p = o x cos2 ę + ay sin2 ę + rxy sin 2ę, Tę )sin2ę -cos2ę
K
Naprężenia w przekrojach określonych kątem (p + — otrzymamy uwzględniając we wzorach (4.4) wartości tego kąta, co daje
a =CTxsin2<p + <7 cos2<p-T sin2(p,
ę+
] (4-5)
t ^=--((Tx-cr )sin2(p + T cos2(j0.
<P+2 2
Porównując naprężenia styczne w dwu wzajemnie prostopadłych przekrojach, uzyskujemy wspomnianą już zależność, stanowiącą tzw. prawo równości naprężeń stycznych, a mianowicie
(4-6)
W punkcie 4.2 wprowadzono pojęcie przekrojów głównych tzn. takich, w których nie występują naprężenia styczne. Kąt<p0, określający położenie przekroju głównego wyznaczamy z warunku zerowania się naprężeń stycznych. Mamy
TVo = {<yx - °y )sin 2ę0 -cos 2(p0 = 0,
stąd
tg2„0 (4.7)
Ponieważ funkcja tg2ę0 jest funkcją o okresie n , zależność ta określa dwie wartości kąta: 2<p0 i 2cp0 +n . Kierunki płaszczyzn głównych będą zatem określone
kątami <p(l i ę0 +—. Wynika stąd, że płaszczyzny główne są do siebie prostopadłe.
Aby określić ekstremalne wartości naprężeń normalnych przyporządkowanych płaszczyznom głównym należy podstawić wartość kąta ę0 opisaną zależnością (4.7) do wzorów (4.4) i (4.5), co po wykonaniu odpowiednich przekształceń daje
0-1 =tfmax =“(^x+ <ry )+~^x- <Jy f + 4t^ ,
(4.8)
=Ormin = \ {vx + O y)~ ^{<JX -Oy J + 4tJ, .
Odwzorowanie stanu naprężenia można przeprowadzić graficznie za pomocą koła Mohra. Zagadnienie to sprowadza się do sporządzenia następującej konstrukcji geometrycznej.
Rys. 4.5
W układzie osi a, z wyznaczamy punkty A i B, których współrzędne odpowiadają wartościom naprężeń opisujących stan naprężenia w danym punkcie elementu konstrukcji, a mianowicie: a(<jx,Txy), B(py,t ). Odpowiednie wartości
naprężeń odmierzamy w przyjętej skali, z uwzględnieniem ich znaków. Prosta AB przecina oś cr w punkcie M (środek koła Mohra). Promieniem r =MA zataczamy okrąg. Odcinki OC i OD określają wartości naprężeń głównych cr, i cr2,nato-
K
miast połowy kątów AMK i AMN określają kierunki główne (pa i (pQ H— .
65