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No.1ベストアンサー
- 回答日時:
これは、平面応力の状態での式が与えられていれば、平面歪の場合の式は、
E→E/(1-ν^2) … (1)
ν→ν/(1-ν) … (2)
という置き換えを行うことによって得られることを知っていれば、当然の結果として受け入れられるものです。
このことについては、少し高等な材料力学の本を読めば、必ず書いてあります。
Gの表示式を平面応力について眺めてみると、
G=K^2/E … (3)
と与えられていますから、
平面歪での式は、(1)式を適用して、
G=(1-ν^2)・K^2/E … (4)
となり、解決です。
もう少し、今の問題について、詳細に(なるかどうかはわかりませんが)説明すると、、、
歪エネルギーUは、応力σと歪εを用いて、
U=∫σ・εdV
と表され、歪エネルギー解放率Gは、Uのき裂長さaに対する増分
G=dU/da
として定義されます。
ここで、簡単のため、単一材料に外力が与えられた場合の、モードIだけを考えることにします。
き裂先端近傍の応力分布は、材料定数には無関係であって、外力だけで決まります。
しかし、歪は変位の微分で与えられ、変位には弾性係数もポアソン比も関係してくるため、平面応力と平面歪では、式も異なってきます。
これをGについて考えると、σとaは、平面応力と平面歪での相違はなく、εのみ相違があるわけです。
このことを考慮しつつ、Gを求める演算過程を、平面応力の場合と平面歪の場合とで、それぞれ辿れば、(3)と(4)が導出されます。
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