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Calcolatore di tensioni principali

Con 80 sulla faccia x, 20 sulla faccia y e un taglio di 40, le tensioni principali sono 100 e 0. Inserisca le due tensioni normali e il taglio nella stessa unità per ottenere σ1 e σ2 di un elemento in tensione piana. Gratis nel suo browser.

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Se inserisce
Sigma x
80
Sigma y
20
Tau xy
40
Ottiene
Sigma 1
100
Sigma 2
0

Le tensioni principali sono la maggiore e la minore tensione normale, in senso algebrico, che agiscono su un elemento di materiale dopo averlo ruotato finché il taglio nel piano si annulla. Per uno stato di tensione piana quei due valori seguono da tre numeri finiti: la tensione normale della faccia x, quella della faccia y e il taglio nel piano.

Che cosa sono le tensioni principali

In ogni punto di un pezzo caricato agiscono una tensione normale su ciascuna faccia e una tensione tangenziale lungo le facce, e questi valori cambiano a seconda di come si orienta il piccolo elemento quadrato che si studia. Ruotandolo abbastanza, il taglio sulle facce scompare. Le due tensioni normali che restano in quell'orientamento sono le tensioni principali: σ1 è la maggiore in senso algebrico e σ2 la minore, i valori estremi che l'elemento sopporta. In termini matematici sono gli autovalori della matrice delle tensioni due per due, con le due tensioni normali sulla diagonale e il taglio fuori diagonale. Conoscerle entrambe mostra gli estremi reali a cui è sottoposto il materiale.

Come si ottiene il risultato e gli errori più comuni

Il calcolo prende la media delle due tensioni normali e le somma o sottrae un raggio: la radice quadrata della metà della loro differenza al quadrato più il taglio al quadrato. Con 80 sulla faccia x, 20 sulla faccia y e un taglio di 40, la media è 50 e il raggio è 50, quindi le tensioni principali sono 100 e 0. Gli errori tipici sono mescolare le unità, per esempio un valore in megapascal e un altro in psi, dimenticare la convenzione che rende positiva la trazione e negativa la compressione, e usare la differenza intera invece della metà. Due tensioni normali uguali senza taglio non sono un errore: entrambe le principali valgono quel valore.

Che cosa significano le tensioni principali in uno stato di tensione piana

Le tensioni principali sono le tensioni normali estreme che compaiono quando quell'elemento viene ruotato finché il taglio sulle facce è nullo. Sono gli autovalori della matrice delle tensioni 2×2 le cui diagonali sono le due normali e il cui termine fuori diagonale è il taglio. Quando le due normali coincidono e il taglio si annulla, entrambe le principali collassano su quel valore idrostatico e l'elemento è già in orientazione principale — è un ingresso valido, non un errore.

Questa estremità risolve solo gli invarianti: non traccia un cerchio, non introduce una terza principale fuori piano nulla e non calcola tensione equivalente di von Mises né di Tresca. Le unità sono Sue — megapascal, libbre per pollice quadrato o qualsiasi unità di tensione coerente — purché i tre componenti condividano quella unità; l'uscita usa la stessa.

Che succede se un componente di tensione non è un numero finito?

Valori assenti, stringhe vuote, NaN e Infinity sono rifiutati e non vengono addebitati.

Quali unità posso usare per le tensioni?

Qualsiasi unità di tensione coerente, come megapascal o libbre per pollice quadrato, purché i tre valori usino la stessa. Le tensioni principali escono in quella stessa unità.

Come inserisco una tensione di compressione?

Come numero negativo. Il calcolatore segue la convenzione dei segni abituale, con trazione positiva e compressione negativa, per entrambe le tensioni normali.

Che cosa succede se il taglio è zero?

È uno stato monoassiale o idrostatico valido. Le facce sono già principali, quindi le due tensioni normali sono le principali; se sono anche uguali, entrambe le principali assumono quello stesso valore.

σ1 è sempre la tensione principale maggiore?

Sì. σ1 è la tensione normale maggiore in senso algebrico e σ2 la minore. Con la compressione, σ2 può essere negativa e più grande in modulo di σ1, ma resta il numero più piccolo.

Tutto quello che vedi in questa pagina è disponibile anche via API. Questa sezione è per i team che vogliono integrarlo nei propri sistemi; chi non ne ha bisogno può semplicemente usare lo strumento qui sopra.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/phys/principal-stress

Autenticazione con Bearer token: un POST mette in coda l'attività e il risultato arriva via webhook o link firmato.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/principal-stress \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"sigma_x":80,"sigma_y":20,"tau_xy":40}'
{
  "sigma_x": 80,
  "sigma_y": 20,
  "tau_xy": 40
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "phys.principal_stress",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

L'API è asincrona: ricevi subito un task_id e puoi fare polling fino a 1 richiesta al secondo.

per richiesta$0.002

Prezzo pubblicato, senza token né crediti. Se l'attività fallisce, non paghi.

HTTPCodiceSignificato
401unauthorizedChiave API mancante o non valida: controlla l'header Authorization.
402insufficient_balanceCredito esaurito: ricarica per continuare a eseguire attività.
404unknown_typeTipo di attività sconosciuto: controlla il campo type della richiesta.
429rate_limitedTroppe richieste in poco tempo: rallenta e riprova tra qualche secondo.

Questo calcolatore di tensioni principali valuta l'identità in forma chiusa secondo cui sigma_1 e sigma_2 eguagliano la media delle due normali più o meno la radice del quadrato della semidifferenza delle normali più il taglio al quadrato, e restituisce entrambe le principali come JSON strutturato. Componenti mancanti, vuoti, infiniti o non numerici falliscono con invalid_input invece di emettere un NaN silenzioso.

Che cosa significano le tensioni principali in uno stato di tensione piana

Uno stato di tensione piana su un elemento di materiale è determinato da due tensioni normali e un taglio nel piano: sigma_x sulla faccia x, sigma_y sulla faccia y e tau_xy. La soluzione in forma chiusa di ogni manuale di scienza delle costruzioni è dunque una media più o meno un raggio: sigma_1 e sigma_2 eguagliano (sigma_x più sigma_y) diviso due, più o meno la radice di ((sigma_x meno sigma_y) su due) al quadrato più tau_xy al quadrato. La radice algebricamente maggiore è riportata come sigma_1 e la minore come sigma_2, così il cliente non deve mai ordinare la coppia. Ricerche come calcolatore di tensioni principali, principali in tensione piana e sigma 1 sigma 2 dal taglio vogliono quei due numeri come JSON, non un promemoria che il cerchio di Mohr esiste come aiuto al disegno. Consegnare sigma_x, sigma_y, tau_xy, sigma_1, sigma_2 e formula come JSON facilita l'incollaggio nelle note, il confronto nei test automatici o il riuso tra lingue senza reimplementare la radice quadrata.

Contratto di ingresso, forma della risposta e comportamento in errore

Non c'è restrizione di dominio aggiuntiva: compressione (normali negative), trazione, taglio nullo e taglio negativo sono stati di tensione finiti leciti. I risultati sono arrotondati a dodici decimali perché gli esempi di riferimento coincidano byte per byte tra motori JavaScript; il meno-zero è normalizzato a zero. Abbini la risposta al Suo codice di tracciamento se Le serve uno schizzo dell'elemento o del cerchio di Mohr; questa estremità riporta solo le due principali e non emette immagini né prosa di disegno passo a passo oltre il campo formula. Invii un corpo JSON con tre numeri finiti obbligatori: sigma_x, la tensione normale della faccia x; sigma_y, quella della faccia y; e tau_xy, il taglio nel piano che agisce con esse. Ogni campo può arrivare come numero JSON o come stringa numerica così moduli e pipeline in stile CSV passano valori senza una conversione extra. Campi assenti, stringhe vuote, testo non numerico, NaN e Infinity falliscono subito con invalid_input che nomina il campo colpevole, e la convalida fallita non viene addebitata. Dopo la convalida il motore calcola la media di sigma_x e sigma_y, il raggio equivalente di Mohr come combinazione euclidea della semidifferenza delle normali e di tau_xy, poi sigma_1 come quella media più il raggio e sigma_2 come quella media meno il raggio. Il corpo di successo echeggia i tre ingressi e restituisce sigma_1, sigma_2 e una stringa formula che riformula l'identità. Esempio: sigma_x uguale a 80, sigma_y uguale a 20, tau_xy uguale a 40 produce principali 100 e 0 — il triangolo classico 3-4-5 della trasformazione delle tensioni bidimensionale. La stessa funzione pura alimenta lo strumento gratuito nel browser e il percorso API, così compiti e pipeline di produzione non divergono su un caso limite in virgola mobile.

Dove un'API di tensioni principali si ripaga, limiti e tariffa

I generatori di esami necessitano di un oracolo deterministico che rifiuti un componente non finito invece di restituire in silenzio un NaN che un correttore difettoso potrebbe trattare come successo. Le unità sono Sue purché i tre componenti condividano un'unità di tensione coerente. La convalida fallita non consuma saldo. Aule e piattaforme di tutoraggio usano un calcolatore di tensioni principali affinché chi impara verifichi entrambe le principali per sigma_x, sigma_y e tau_xy arbitrari senza mescolare a mano le identità dell'angolo metà. Riduzioni di estensimetri, controlli di saldature e alberi e istantanee di elementi finiti spesso piegano un tensore bidimensionale sugli stessi tre componenti; chiamare una piccola API di analisi evita di trascinare un intero sistema di algebra simbolica o di meccanica del continuo per un problema agli autovalori che ha forma chiusa. La convenzione dei segni segue il tensore bidimensionale abituale della meccanica del continuo: i valori principali non dipendono da quale manuale disegni il taglio verso l'alto o verso il basso su un diagramma di Mohr, perché quei valori escono dagli invarianti e tau_xy entra solo come un quadrato. Questo calcolatore riporta soltanto le principali nel piano; non introduce una terza principale fuori piano nulla, non calcola tensione equivalente di von Mises né di Tresca e non ruota un tensore tridimensionale. Poiché l'implementazione è analisi pura di livello A, ogni chiamata riuscita costa la tariffa base pubblicata $0.002 senza token di modello né rete in uscita. Tenga le richieste piccole, fissi le principali arrotondate nei test e ottiene sigma_1 e sigma_2 riproducibili per i compiti, i plugin LMS e i worker al bordo, senza erigere un'infrastruttura di matematica simbolica propria.

Verifiche in aula e nei compiti

Lasci che gli studenti inviino sigma_x, sigma_y e tau_xy e verifichino entrambe le tensioni principali rispetto alle identità di trasformazione 2D di un manuale di scienza delle costruzioni.

Valutazione automatica di esami e piattaforme LMS

Valuti gli item di principali in tensione piana con un oracolo deterministico che rifiuti componenti non finiti come invalid_input e non inventi mai un carico di successo con NaN.

Riduzione di estensimetri e istantanee di elementi finiti

Riduca un tensore di tensione piana a sigma_1 e sigma_2 in taccuini e ausili di progetto senza importare una biblioteca completa di meccanica del continuo.

Come si ottengono entrambe le tensioni principali da uno stato di tensione piana?

Invii i numeri finiti sigma_x, sigma_y e tau_xy. L'API restituisce sigma_1 = avg + R e sigma_2 = avg − R, dove avg = (sigma_x+sigma_y)/2 e R = sqrt(((sigma_x−sigma_y)/2)^2 + tau_xy^2).

Quale valore è sigma_1 e quale è sigma_2?

sigma_1 è sempre la principale algebricamente maggiore e sigma_2 la minore, così Lei non ordina la coppia. Normali uguali con taglio nullo sono valide: entrambe le principali eguagliano quel valore idrostatico.

Il segno di tau_xy cambia i valori principali?

No. Le tensioni principali dipendono da tau_xy al quadrato, quindi invertire il taglio lascia sigma_1 e sigma_2 invariati. L'orientazione dei piani principali si invertirebbe, ma questo calcolatore riporta solo i due valori principali.

Quanto costa il calcolatore di tensioni principali?

Lo strumento nel browser è gratuito. Le richieste API usano il saldo KIT prepagato a $0.002 per chiamata riuscita; l'ingresso non valido non viene addebitato.

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