De normal innsats påført et bestemt materiale, også kalt uniaxial stress, er forholdet som eksisterer mellom kraften som påføres vinkelrett på en bestemt overflate og tverrsnittsarealet det virker på, eller belastningen per arealenhet. Matematisk, hvis P er størrelsen på kraften og A er området der den påføres, er spenningen σ kvotienten: σ = P / A.
Enhetene med normal belastning i det internasjonale systemet er newton / meterto, kjent som Pascals og forkortet Pa. Dette er de samme enhetene for trykk. Andre enheter som vises ofte i litteraturen, er pund / tomme.to eller psi.
I figur 2 påføres to krefter av samme størrelse vinkelrett på tverrsnittsarealet, og utøver en veldig lett trekkraft på stangen som har en tendens til å forlenge den..
Disse kreftene produserer en normal spenning som også kalles aksial belastning sentrert, fordi dens handlingslinje sammenfaller med den aksiale aksen, som midtsiden ligger på.
Innsats, enten det er normalt eller ikke, vises kontinuerlig i naturen. I litosfæren utsettes bergarter for tyngdekraft og tektonisk aktivitet og gjennomgår deformasjoner.
På denne måten har strukturer som bretter og feil opphav, hvor studien er viktig i utnyttelsen av mineraler og innen anleggsteknikk, for bygging av bygninger og veier, for å nevne noen eksempler..
Artikkelindeks
Ligningen gitt i begynnelsen σ = P / A gjør det mulig å beregne den gjennomsnittlige normale spenningen over det aktuelle området. Verdien av P er størrelsen på den resulterende kraften på området som påføres sentroid og er tilstrekkelig for mange enkle situasjoner.
I dette tilfellet er fordelingen av krefter jevn, spesielt på punkter langt fra der stangen er utsatt for spenning eller kompresjon. Men hvis du trenger å beregne spenningen på et bestemt punkt eller kreftene ikke er jevnt fordelt, bør du bruke følgende definisjon:
Generelt sett kan verdien av stresset på et bestemt punkt være forskjellig fra gjennomsnittsverdien. Faktisk kan innsatsen variere avhengig av hvilken seksjon som skal vurderes..
Dette er illustrert i følgende figur, der strekkreftene F prøver å skille likevektstangen i seksjonene mm Y nn.
Som seksjon nn er veldig nær det hvor kraften F påføres nedover, fordelingen av krefter på overflaten er ikke helt homogen, jo lavere kraften er jo lenger bort fra det punktet. Fordelingen er litt mer homogen i seksjonen mm.
I alle fall har normal innsats alltid en tendens til å strekke eller komprimere de to kroppsdelene som er på begge sider av planet de virker på. På den annen side har andre forskjellige anstrengelser, for eksempel klipping, en tendens til å fortrenge og skille disse delene..
Hookes lov sier at innenfor de elastiske grensene er normal spenning direkte proporsjonal med deformasjonen som stangen eller gjenstanden opplever. I så fall:
Normal innsats Deform Enhetsdeformasjon
Å være konstant av proporsjonalitet Youngs modul (Y):
Normal belastning (σ) = Youngs modul (Y) x Enhetsstamme (ε)
σ = Y. ε
Med ε = ΔL / L, der ΔL er forskjellen mellom den endelige og den innledende lengden, som er L.
Youngs modul eller elastisitetsmodul er et kjennetegn på materialet, hvis dimensjoner er de samme som spenning, siden enhetens belastning er dimensjonsløs.
Å bestemme hvor motstandsdyktige materialer er mot stress er veldig viktig. For konstruksjonene som brukes i bygging av bygninger, så vel som i utformingen av deler til forskjellige enheter, må det sikres at de valgte materialene tilstrekkelig oppfyller deres funksjon.
Av denne grunn blir materialer uttømmende analysert i laboratorier ved hjelp av tester som tar sikte på å vite hvor mye kraft de tåler før de deformeres og brytes, og dermed mister funksjonene. Basert på dette blir det tatt en beslutning om de er egnet til å produsere en bestemt del eller inngå i en enhet..
Det antas at den første forskeren som systematisk studerte materialstyrken var Leonardo Da Vinci. Han etterlot bevis på tester der han bestemte ledningens motstand ved å henge steiner med forskjellige vekter.
I innsatsen er både styrke og størrelse på strukturen og på hvilken måte den påføres viktig for å etablere grensene som materialet har en elastisk oppførsel innenfor; det vil si at den går tilbake til sin opprinnelige form når innsatsen opphører.
Med resultatene av disse testene blir det laget belastningskurver for forskjellige typer materialer, som stål, betong, aluminium og mange flere..
Følgende eksempler antar at kreftene er jevnt fordelt, og at materialet er homogent og isotropt. Dette betyr at egenskapene deres er de samme i begge retninger. Derfor er det gyldig å bruke ligningen σ = P / A for å finne kreftene.
I figur 3 er det kjent at den gjennomsnittlige normale spenningen som virker på seksjonen AB har styrke 48 kPa. Finn: a) Størrelsen på kraften F som virker på CB, b) Spenningen på seksjonen BC.
Siden strukturen er i statisk likevekt, ifølge Newtons andre lov:
P-F = 0
Den normale belastningen på seksjon AB har størrelsesorden:
σAB = P / AAB
Fra hvor P = σAB . TILAB = 48000 Pa. (40 x 10 -to m)to = 7680 N
Derfor er F = 7680 N
Den normale belastningen på seksjonen BC er kvotienten mellom størrelsen på F og tverrsnittsarealet til den siden:
σF.Kr. = F / AF.Kr. = 7680 N / (30 x 10 -to m)to = 85,3 kPa.
En ledning 150 m lang og 2,5 mm i diameter strekkes med en kraft på 500 N. Finn:
a) Lengdespenningen σ.
b) Enhetens belastning, vel vitende om at den endelige lengden er 150,125 m.
c) Elastisitetsmodulen Y av denne ledningen.
a) σ = F / A = F / π.rto
Ledningens radius er halve diameteren:
r = 1,25 mm = 1,25 x 10-3 m.
Tverrsnittsarealet er π.rto, da er innsatsen:
σ = F / π.rto = 500 / (π. (1,25 x 10-3)to Pa = 101859,2 Pa
b) ε = ΔL / L = (sluttlengde - startlengde) / startlengde
Derfor:
ε = (150,125-150) / 150 = 0,125 / 150 = 0,000833
c) Youngs modul av ledningen løses med kunnskap om verdiene til ε og σ tidligere beregnet:
Y = σ / ε = 101859,2 Pa / 0,000833 = 1,22 x 108 Pa = 122 MPa.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.