| Главная Учебные курсы Сопротивление материалов Напряжения и деформации Напряжения Мерой интенсивности внутренних сил, распределенных по сечениям, служат напряжения – усилия, приходящиеся на единицу площади сечения. малую площадку . Рис. 3.1. Среднее напряжение на площадке Величина pm называется средним напряжением. Она характеризует среднюю интенсивность внутренних сил. Уменьшая размеры площади, в пределе получим
Величина p называется истинным напряжением или просто напряжением в данной точке данного сечения. Единица напряжения – паскаль, 1 Па = 1 Н/м2. Так как реальные значения напряжений будут выражаться очень большими числами, то следует применять кратные значения единиц, например МПа (мегапаскаль) 1 МПа= 106 Н/м2. Напряжения, как и силы, являются векторными величинами. В каждой точке сечения тела полное напряжение p можно разложить на две составляющие (рис. 1) составляющую, нормальную к плоскости сечения. Эта составляющая называется нормальным напряжением и обозначается σ ; 2) составляющую, лежащую(в плоскости сечения. Эта составляющая обозначается τ и называется касательным напряжением. Касательное напряжение в зависимости от действующих сил может иметь любое направление в плоскости сечения. Для удобства У нормального напряжения ставится индекс, указывающий какой координатной оси параллельно данное напряжение. Растягивающее нормальное напряжение считается положительным, сжимающее – отрицательным. Обозначения касательных напряжений имеют два индекса: первый из них указывает, какой оси параллельна нормаль к площадке действия данного напряжения, а второй – какой оси параллельно само напряжение. Разложение полного напряжения на нормальное и касательное имеет определенный физический смысл. Рис. 3.2. Разложение вектора полного напряжения Если мысленно вырезать вокруг какой-нибудь точки тела элемент в виде бесконечно малого кубика, то по его граням в общем случае будут действовать напряжения, представленные на рис. 3.3. Совокупность напряжений на всех элементарных площадках, которые можно провести через какую-либо точку тела называется напряженным состоянием в данной точке. Вычислим сумму моментов всех элементарных сил, действующих на элемент (рис.3.3), относительно координатных осей, так, например, для оси x с учетом равновесия элемента, имеем:
Повторяя указанные действия для других осей, получим закон парности касательных напряжений:
который формулируется следующим образом: составляющие касательных напряжений на двух взаимно перпендикулярных площадках, перпендикулярные общему ребру, равны по величине и противоположны по знаку, то есть либо обе направлены к ребру либо обе направлены от ребра. Рис. 3.3. Система напряжений в точке Напряжения Следующая Версия для печати |
Сила, которую может выдержать тот или иной предмет, а также механическое напряжение играют большую роль при создании строительных материалов;
Компоненты тензора напряжений σij{\displaystyle \sigma _{ij}} равны отношению компоненты силы ΔFi{\displaystyle \Delta F_{i}}, действующей на элементарную площадку ΔS{\displaystyle \Delta S}, к её площади:
По этому признаку выделяют упругую и пластическую деформацию.
Оттуда это стало синонимом всех, от спортивных ученых до обычных парней спортзала.
е. τ=0)
Выделим в окрестности точки B
3.2):
Нормальное напряжение возникает, когда частицы материала стремятся отдалиться друг от друга или, наоборот, сблизиться. Касательные напряжения связаны со сдвигом частиц материала по плоскости сечения.
определение, формула, единицы измерения :: SYL.ru
Омлет с козьим сыром или что-то другое: чем позавтракать для поднятия настроения
Какие особенности интерьера заставляют нас лучше думать и активируют эмоции
Сразу после пробуждения не стоит: как правильно пить кофе, чтобы оно бодрило
Бомбер — особенный тренд осени: чем хороша куртка и как ее вписать в образ
Сезон шапок открыт: как выбрать головной убор к форме лица и стилизовать его
Вечерний макияж: тенденции осени и трюки, которые помогут сделать его как профи
В посадочную яму необходимо вбить колышек: особенности посадки винограда осенью
Как стирать занавески для душа разных типов: возможные способы и лайфхаки
Отличное начало дня.
Готовим вафли на содовой воде
Стрижки осени на седые волосы: модные прически, помогающие скрыть морщины
Автор Сенюкович Станислав
Степень изменения формы тела при деформации зависит не только от природы вещества, но и такой физической величиной, как механическое напряжение. Если рассматривать атомную кристаллическую решетку такого вещества, можно отметить постоянное взаимодействие молекул друг с другом. Это состояние напрямую влияет на величину механического напряжения.
Что такое деформация? Виды деформации
Явление, при котором происходит изменение формы тела под действием какой-либо внешней силы, называется деформацией.
Ее природа заключается в движении молекул вещества или целых слоев кристаллической решетки, что приводит к возникновению так называемых дефектов. Степень деформирования зависит от многих факторов, среди которых мы рассмотрим механическое напряжение.
Выделяют несколько видов изменения формы тела:
- Деформация растяжения, когда внешняя сила воздействует вдоль всего тела. Имеет прикладное значение при изготовлении веревок, тросов и строительных материалов;
- Деформация сжатия. В этом случае вектор действия внешней силы совпадает с продольной осью тела, однако он направлен в сторону центра этого тела. Применяется этот вид деформирования при изготовлении металла и строительных материалов для придания им прочности;
- Деформация сдвига возникает под действием внешней силы, которая направлена перпендикулярно продольной оси и вызывает движение различных плоскостей тела относительно друг друга;
- Деформация изгиба характеризуется искривлением главной оси тела, например, когда имеется две точки опоры.
Сила, которую может выдержать тот или иной предмет, а также механическое напряжение играют большую роль при создании строительных материалов; - Деформация кручения возникает при повороте тела вокруг его продольной оси. Этот вид деформации можно наглядно продемонстрировать на пружинке, которая после прекращения воздействия внешней силы восстановит свою форму.
Сила, которую может выдержать тот или иной предмет, а также механическое напряжение играют большую роль при создании строительных материалов;Упругая и пластическая деформация
Механическое напряжение, которое зависит от природы вещества, влияет на способность тела восстанавливать свою первоначальную форму после возникновения дефекта в кристаллической решетке. По этому признаку выделяют упругую и пластическую деформацию.
При пластической деформации тело после воздействия внешней силы не способно восстановить прежнюю форму. Например, пластилин при надавливании на него пальцем сохраняет образовавшуюся ямку.
Упругая деформация характерна для тех веществ, которые способны восстанавливать свою первоначальную форму после воздействия на них внешней силы.
Примером может служить та же пружина, которая при любом описанном выше виде деформации возвращается в первоначальное состояние.
Механическое напряжение: формула и определение
Величина механического напряжения характеризуется внутренними силами молекул, которые направлены против давления и деформации тела, на единицу площади.
Различают два вида напряжения:
- Нормальное напряжение приложено на единицу площади сечения, параллельного главной оси тела.
- Касательное механическое напряжение приложено на единицу площади сечения любой другой плоскости сечения.
Для математического вычисления механического напряжения используется формула: Q=F/S.
Единицы механического напряжения
Величина Q в СИ измеряется в паскалях (Па) и зависит от внутренней силы сопротивления деформации, а также площади тела. Сейчас можно встретить и другие единицы измерения механического напряжения. Среди них атмосфера, торр, бар, физическая и техническая атмосфера, метр водяного столба, миллиметр (дюйм) ртутного столба, фунт-сила на квадратный дюйм и т.
д.
Похожие статьи
- Регулятор напряжения генератора: схема, проверка
- Основные механические свойства твердых тел
- Сервопривод — что это такое? Устройство, подключение, принцип работы, назначение
- Устройство защиты многофункциональное УЗМ-51М: схема подключения, инструкция и особенности
- Динамо-машина своими руками для велосипеда, для зарядки телефона: устройство
- Основные механические свойства материалов и их применение
- Основные свойства жидкостей
Также читайте
Что такое механическое напряжение: Прочность материала
Внутренние силы сопротивления, действующие в направлении, противоположном приложенной внешней силе, препятствуют любому изменению размера и формы твердого тела.
Из-за механического напряжения или внешних сил тело изменяет свою форму. Мы можем выразить это изменение формы тела напряжением в механике. Это явление механического напряжения и деформации можно лучше всего понять, поняв кривую напряжения-деформации.
Содержание
- Что такое механическое напряжение?
- Пример напряжения, действующего на тело
- Типы механического напряжения ?
Что такое механическое напряжение?
Механическое напряжение мера внутреннего сопротивления, проявляемого телом или материалом при приложении к нему внешней силы. это обозначается сигмой (σ).
Предел упругости материала – это предел, при котором сила сопротивления становится равной приложенным силам. В пределе упругости внешние силы, действующие на тело, равны внутренним силам.
Формула механического напряжения
Математически механическое напряжение равно внутренней силе сопротивления, действующей на тело на единицу площади.
Напряжение – это свойство площади или поверхности. Его значение в любой точке можно определить, рассматривая A→0
Единица напряжения
Единицей механического напряжения в системе СИ является Н/м². Но в паспорте материала это написано как МПа.
| Преобразование единиц измерения |
|---|
| 1 МПа = 1 Н / мм² |
| 1 кв. бар = 0,1 Н/мм² |
Пример напряжения, действующего на тело
Рассмотрим случай, когда вы кладете на стол резиновую ленту и осторожно поднимаете ее. Какое механическое напряжение возникнет внутри резиновой ленты?
Резиновая лента на столеЧеловек, тянущий резиновую ленту Удерживая резиновую ленту, Механическое Напряжение не будет возникать внутри резиновой ленты , поскольку внешнее усилие не вызовет никакого сопротивления в резиновой ленте. Это явление известно как Движение твердого тела .
При движении твердого тела объект перемещается из своего исходного положения без какой-либо физической деформации.
Но если мы потянем резинку в противоположном направлении, чтобы произвести прогиб. Механическое напряжение будет производиться внутри резиновой ленты. Следовательно, мы можем сделать вывод, что механическое напряжение не будет возникать без прогиба или внутреннего сопротивления.
Виды механического напряжения ?
Механическое напряжение действует на площадь поперечного сечения тела. Мы можем классифицировать инженерное напряжение на следующие типы в зависимости от положения и направления приложенной внешней силы.
Виды механического напряжения1) Одноосное нормальное напряжение
Напряжение, действующее на тело перпендикулярно площади его поперечного сечения, известно как одноосное нормальное напряжение. Это приводит либо к сжатию, либо к удлинению твердого тела. Мы можем классифицировать одноосное нормальное напряжение на два типа:
- Напряжение растяжения
- Напряжение сжатия
Напряжение растяжения
Напряжение, действующее на тело из-за двух равных и противоположных внешних тяговых сил, известно как Напряжение растяжения6 5.
Напряжение растяжения приводит к общему увеличению длины и уменьшению площади поперечного сечения тела.
Напряжение сжатия
Механическое напряжение, действующее на тело из-за двух равных и противоположных толкающих сил, известно как напряжение сжатия. Напряжение сжатия приводит к увеличению площади поперечного сечения и уменьшению длины тела.
2) Напряжение сдвига
Напряжение сдвигаНапряжение, действующее на тело из-за двух равных и противоположных сил, действующих по разным линиям действия, называется напряжением сдвига. Касательное напряжение действует по касательной к площади тела и приводит к угловой деформации. Мы измеряем касательное напряжение как угол.
Формула напряжения сдвига
Напряжение сдвига (γ) = θ
Таким образом, механическое напряжение — это внутреннее сопротивление, проявляемое телом при приложении к нему внешней силы.
Внутри материала без деформации не возникает напряжения.
Мы будем продолжать добавлять информацию о различных типах напряжений, используемых в машиностроении. Поделитесь своими предложениями, комментариями или вопросами в поле для комментариев. Мы предлагаем вам также прочитать эту статью о факторе безопасности в машиностроении.
Измерение механических напряжений с помощью тензометров
Перейти к основному содержанию- Вы находитесь здесь:
- Области применения /
- Эксплуатационная стабильность
Быстрое и надежное измерение механических напряжений и сил в сборках: измерения деформации и сжатия с помощью тензометров обеспечивают точные результаты по силам, действующим на узлы, для структурных испытаний, измерений усталостной прочности и испытаний изделий и материалов.
Для оптимального проектирования компонентов необходимо точное знание типа, направления и величины действующих на них сил. Для их определения к образцу прикладывают тензорезисторы. CSM поддерживает все распространенные типы мостов (четвертные, половинные и полные мосты) с помощью своих измерительных модулей.
- Измерение профилей напряжений
- Определение механических нагрузок
- Измерение давления с помощью датчиков
- Измерение сил растяжения и сжатия
- Обеспечение безопасности
- Проверка моделирования
Преобразователи
Стрелы кранов, рулевые тяги или оси транспортных средств используются в тех случаях, когда в процессе разработки продукта необходимо часто проверять действующие силы и механические нагрузки. Они измеряются в ходе дорожных и полевых испытаний или на испытательном стенде. Геометрия исследуемого объекта или доступное общее пространство не всегда позволяют установить дополнительные датчики для измерения силы или кручения.
В таких случаях сам объект становится датчиком. Тензорезисторы крепятся непосредственно к компоненту и калибруются без приложения какой-либо нагрузки. Затем компонент повторно устанавливается в систему, где он измеряется в рабочих условиях. Это делается, например, с помощью тяги, на которой измеряются силы растяжения и сжатия.
Измерительные модули CSM STGMM для измерений с помощью тензодатчиков обеспечивают высокое разрешение при возбуждении датчика 5 В и небольшой диапазон измерения. Таким образом, можно легко проводить измерения в рабочих условиях или на испытательном стенде.
Во время эксплуатационных испытаний тензометрические измерительные модули CSM ECAT STGMM подвергаются воздействию экстремальных условий и точно регистрируют напряжения, возникающие на объекте испытаний. Даже сильные вибрации не снижают надежность измерительных модулей. В соответствии с методом «от дороги до стенда» измеренные значения затем можно легко перенести на стенд для испытаний на усталость.
На испытательном стенде используются те же измерительные модули ECAT STGMM, что и ранее при дорожных испытаниях, что позволяет легко сравнивать измеренные данные. С помощью программного обеспечения CSMconfig настройки конфигурации из дорожных испытаний передаются в измерительные модули на испытательном стенде (или наоборот) в виде файлов .dBc или .a2l. Это значительно ускоряет тест за счет сокращения времени настройки.
С помощью HV STG4 тензометрические измерения могут быть легко реализованы в средах с высоким напряжением, например, при измерении динамических сил транспортного средства, передаваемых на аккумуляторную батарею электромобиля.
Механические нагрузки воздействуют на все компоненты. Для подходящей конструкции усилия должны быть измерены во время разработки — предпочтительно в реальных условиях во время дорожных испытаний.Экспериментальный анализ напряжения
Розетку тензодатчика можно использовать для анализа кривых напряжения для неизвестного главного направления напряжения.
С помощью тензорезисторов можно быстро и надежно проверить рассчитанные механические напряжения в сборках. Для этой цели часто используются четвертьмосты (схема моста Уитстона с одним активным тензодатчиком и тремя резисторами), поскольку их можно реализовать быстро и экономично.
Если известно основное направление основного напряжения, достаточно четвертьмостика.
Если направление главного напряжения неизвестно до измерения, к образцу для испытаний прикрепляют две-три четверти перемычки в виде розетки. Каждый из трех отдельных тензорезисторов розетки может быть дополнен кабелем завершения четверти моста CSM (K356) до полумоста и, таким образом, легко интегрирован в измерительный модуль STGMM. Благодаря широкому диапазону измерения STGMM можно измерять как очень малые, так и очень большие деформации.
На крупных объектах, таких как строительная техника, требуемые точки измерения часто находятся далеко друг от друга. При использовании ECAT STGMM это не проблема: точки измерения могут находиться на расстоянии до 100 метров друг от друга.