細い棒に軸方向の荷重がかかると、軸方向と横方向に変形が発生します。 この変形は棒内の立方体要素に影響を与え、その向きに応じて直方体または菱形に変形します。 この変形プロセスによりせん断歪みが生じます。 軸方向の荷重により、せん断ひずみと垂直ひずみの両方が発生します。 アキシアル荷重を適用すると、荷重軸に対して 45° の角度で配向された要素に等しい垂直応力とせん断応力が発生します。 重要なのは、この特定の向きでせん断ひずみが最大レベルに達することです。
対角面が立方体要素と交差すると、角柱要素が形成されます。 この角柱要素は、荷重によるひずみに比例して内角と側面が変化します。 この変形プロセスにより、要素の構造的完全性に対する応力の影響が明らかになります。 最大せん断ひずみと軸ひずみの関係は、2 つの角度の差の正接の式を適用することで導き出すことができます。
この数学的関係は、アキシアル荷重条件下でのこれら 2 つのひずみタイプ間の相互作用についての洞察を提供します。 フックの法則は定数間の相関関係を示し、荷重下で材料がどのように動作するかを研究する上で極めて重要な原則です。 この相関関係により、1 つの定数を他の 2 つの定数から決定することができ、応力やひずみに対する材料の応答についての理解が深まります。
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