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ストレスに対するモアのサークル

1882-01-01
  • Christian Otto Mohr
Mohr's Circle diagram in an engineering workspace for continuum mechanics applications.

(画像はイメージです)

モール円は、 コーシー応力テンソル通常の変換を視覚化します ストレス ([latex]\sigma_n[/latex]) and shear stress ([latex]\tau_n[/latex]) on an arbitrarily oriented plane at a point. The abscissa of each point on the circle is the normal stress, and the ordinate is the shear stress, allowing for easy determination of principal stresses.

Mohr’s circle provides a powerful graphical tool to understand the state of stress at a point within a continuous body. For any given 2D stress state defined by normal stresses [latex]\sigma_x[/latex], [latex]\sigma_y[/latex] and せん断応力 [latex]\tau_{xy}[/latex], the circle allows one to find the stresses on any plane passing through that point. The center of the circle is located on the [latex]\sigma_n[/latex] axis at [latex]C = (\sigma_{avg}, 0)[/latex], where [latex]\sigma_{avg} = (\sigma_x + \sigma_y)/2[/latex]. The radius of the circle is calculated as [latex]R = \sqrt{\left(\frac{\sigma_x – \sigma_y}{2}\right)^2 + \tau_{xy}^2}[/latex]. Each point on the circumference of the circle represents the stress state ([latex]\sigma_n, \tau_n[/latex]) on a specific plane. A rotation of an angle [latex]\theta[/latex] of the physical plane corresponds to a rotation of [latex]2\theta[/latex] on Mohr’s circle in the same direction. This graphical method elegantly bypasses the need to solve the stress transformation equations directly for each angle, making it an intuitive and efficient method for engineers and physicists.

歴史的に見ると、この方法は1882年にクリスティアン・オットー・モールによって開発されました。これは純粋な解析的手法に比べて大きな進歩であり、応力変換の複雑な数学を大幅に簡略化する視覚的な補助手段を提供しました。モール以前は、技術者はオーギュスタン=ルイ・コーシーの応力テンソル定式化に頼っていましたが、これは強力ではあるものの、実用的な設計用途には直感的ではありませんでした。モールの図解的手法により、主応力と最大せん断応力の概念が理解しやすくなり、これらはトレスカ基準やフォン・ミーゼス基準などの理論に基づいて材料の破壊を予測する上で不可欠な要素となりました。

UNESCO Nomenclature: 2203
古典力学

タイプ

抽象システム

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • コーシーの応力テンソル理論
  • 応力変換方程式の原理
  • 座標幾何学と円の方程式
  • オイラーの慣性主軸に関する研究

アプリケーション

  • 梁や柱を設計するための構造工学
  • 土壌および岩盤の安定性を分析するための地盤工学
  • 負荷がかかった状態での機械部品の設計に関する機械工学
  • 破壊基準を研究するための材料科学

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • real-time stress visualization software for 拡張現実 overlays on structures
  • ai-powered predictive maintenance tools that use mohr’s circle analysis on sensor data
  • educational apps using interactive mohr’s circles to teach 固体力学
  • optimized material design algorithms that use mohr’s circle to find stress-resistant microstructures
  • geophysical software for modeling tectonic plate stresses and predicting fault slips
  • biomedical implants designed with mohr’s circle to analyze stress distribution in bone
  • advanced composite material failure analysis tools
  • software for analyzing residual stresses in 3d-printed components
  • vibration analysis tools that visualize cyclic stress states using dynamic mohr’s circles
  • automated structural integrity assessment drones that analyze surface strain data
Related to: Mohr’s circle, stress analysis, continuum mechanics, graphical method, principal stress, shear stress, コーシー応力テンソル, solid mechanics, structural engineering, geotechnical engineering.

歴史的背景

ストレスに対するモアのサークル

1873
1877
1880
1882-01-01
1883
1884
1887
1871
1876
1877
1880
1882-01-01
1884
1885
1887

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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