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正答
② εθ=(2−ν)pr/(2Et)、εz=(1−2ν)pr/(2Et)
解き方のポイント
薄肉円筒圧力容器の定番問題です。応力を求めてから、平面応力のフックの法則でひずみに直すという2段構えで解きます。
まず応力です。円周方向(フープ応力)は σθ=pd/(2t)=pr/t、軸方向は σz=pd/(4t)=pr/(2t) です。円周応力は軸応力のちょうど2倍になる、と覚えておくと確認に使えます。
次に平面応力状態のフックの法則を使います。半径方向の応力は無視できるので、
εθ=(1/E)(σθ−νσz)=(1/E){pr/t−ν・pr/(2t)}=(2−ν)pr/(2Et)
εz=(1/E)(σz−νσθ)=(1/E){pr/(2t)−ν・pr/t}=(1−2ν)pr/(2Et)
ポアソン比νを掛ける相手を取り違えると①④⑤にたどり着きます。「そのひずみを求めるときは、直交方向の応力にνを掛けて引く」と手順で覚えてください。
この問題で問われている知識
薄肉円筒圧力容器/フープ応力σθ=pr/t/軸応力σz=pr/2t/平面応力/ポアソン比ν
