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Sollecitazioni principali e massime di taglio (cerchio di Mohr)

1882-01-01
  • Christian Otto Mohr
Mohr's circle diagram illustrating principal and maximum shear stresses in materials science.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

The principal stresses, [latex]sigma_1[/latex] and [latex]sigma_2[/latex], are the maximum and minimum normal stresses at a point, occurring on planes with zero shear stress. On Il cerchio di Mohr, these correspond to the two points where the circle intersects the horizontal ([latex]sigma_n[/latex]) axis. The maximum in-plane shear stress, [latex]tau_{max}[/latex], is equal to the radius of the circle, [latex]R[/latex].

L'identificazione delle sollecitazioni principali e della massima sollecitazione di taglio è un'applicazione primaria del cerchio di Mohr. Le sollecitazioni principali sono gli autovalori del tensore delle sollecitazioni e rappresentano i valori estremi delle sollecitazioni normali. Si trovano nelle intersezioni del cerchio con l'asse [latex]\sigma_n[/latex], calcolato come [latex]\sigma_{1,2} = \sigma_{avg} \pm R[/latex], dove [latex]\sigma_{avg}[/latex] è il centro del cerchio e [latex]R[/latex] il suo raggio. I piani su cui agiscono queste sollecitazioni sono chiamati piani principali e sono reciprocamente ortogonali. Sul cerchio di Mohr, l'angolo [latex]2\theta_p[/latex] dallo stato di riferimento allo stato principale può essere trovato usando la trigonometria: [latex]\tan(2\theta_p) = \frac{2\tau_{xy}}{\sigma_x - \sigma_y}[/latex].

La massima sollecitazione di taglio in piano, [latex]\tau_{max}[/latex], corrisponde ai punti più alti e più bassi del cerchio, con una grandezza pari al raggio del cerchio, [latex]R[/latex]. I piani di massimo taglio sono orientati a 45 gradi rispetto ai piani principali. Questo è rappresentato visivamente sul cerchio da una rotazione di 90 gradi rispetto ai punti di sollecitazione principali. La comprensione di questi valori massimi è fondamentale nella progettazione ingegneristica, poiché la rottura dei materiali, in particolare di quelli duttili, è spesso innescata dalla sollecitazione di taglio. Le teorie di rottura, come il criterio di Tresca (Maximum Shear Stress), utilizzano direttamente questo valore per prevedere l'inizio dello snervamento.

UNESCO Nomenclature: 3328
- Scienza e ingegneria dei materiali

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • La teoria di Rankine sulla pressione del terreno
  • Tensore di stress di Cauchy
  • Equazioni di Navier del moto per solidi elastici
  • The concept of eigenvalues and eigenvectors in linear algebra

Applicazioni

  • failure analysis of materials (e.g., tresca and von mises yield criteria)
  • design of pressure vessels and pipes
  • structural analysis of bridges and buildings
  • geotechnical engineering for slope stability analysis

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Correlato a: sforzo principale, sforzo massimo di taglio, cerchio di Mohr, analisi delle sollecitazioni, criteri di rottura, criterio di Tresca, meccanica dei solidi, scienza dei materiali, progettazione strutturale, sforzo normale.

Contesto storico

Sollecitazioni principali e massime di taglio (cerchio di Mohr)

1860
1870
1876
1882-01-01
1886-04-23
1890
1897
1850
1867
1875-01-01
1881
1884
1890
1890
1899-01-01

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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