27.4
材料がせん断応力を受けると、ひずみエネルギー密度は、せん断応力と対応するせん断ひずみの積として積分形式で表すことができます。
弾性限界内では、せん断応力はせん断ひずみに比例し、比例定数は剛性係数です。
積分を実行すると、ひずみエネルギー密度は、剛性係数とせん断ひずみの二乗の積として表されます。
対応するひずみエネルギーは、小さな体積要素上のひずみエネルギー密度を積分することによって計算できます。この方程式は、弾性変形に対してのみ有効です。
1つ以上のねじれたカップルにさらされたシャフトを考えてみましょう。固定端からの距離xに位置する断面積Aのせん断応力は、内部トルクと極性慣性モーメントJで表すことができます。
このようなシャフトに蓄積されたひずみエネルギーは、ねじれトルクの観点から積分形式で表すことができます。断面積の観点から体積要素を書き換えると、式が簡単になります。
前のレッスンで説明したように、材料のひずみエネルギーは弾性変形時に蓄えられるエネルギーであり、材料科学と機械工学において重要な概念です。このエネルギーは、材料内の凝集力に対して行われる内部仕事から生じます。材料がせん断応力とそれに対応するせん断ひずみを受けると、単位体積あたりに蓄積されるエネルギーで…
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