재료 과학 및 공학에서, 우리는 항상 스트레칭, 비틀기 및 압박을 통과 할 때 강성 신체의 행동에 대해 더 많이 알고 있습니다. 우리는 적용된 힘과 변형 사이의 관계를 확립함으로써 강체의 행동을 이해하기 위해 노력합니다. 따라서 물질의 기계적 특성을 이해하려면 먼저 질문에 대한 답을 이해해야합니다.“스트레스는 무엇입니까?”
스트레스의 의미
응력은 단위 영역 당 물체의 내부 복원력으로 정의됩니다. 예를 들어 보겠습니다. 고무 와이어에 힘을 적용하면 길쭉한 것입니다. 잠시 후, 우리가 힘을 제거하면 고무는 원래 모양과 크기를 회복합니다.
이제 문제는 다음과 같습니다. 고무를 원래 위치로 끌어들이는 책임있는 힘은 무엇입니까?
외부 힘을 적용 할 때 내부 힘이 개발됩니다. 이 회복력의 크기는 와이어의 신장이 증가함에 따라 증가합니다. 외부 힘을 제거하면 고무 와이어가 복원력으로 인해 원래 모양과 크기로 돌아갑니다. 따라서 스트레스는 신체 내부에서 작용하는 단위 영역 당 복원력입니다.
스트레스에 대한 공식
수학적으로, 우리는 스트레스를 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
여기서,
스트레스
F는 복원력입니다
a는 f가 수직 인 표면적
입니다.스트레스에 관한 몇 가지 중요한 점
- 스트레스는 텐서 수량입니다.
- 그 차원은 [m¹l-¹t-²] 입니다 SI 시스템에서
- 스트레스 단위는 NM-² 또는 Pascal입니다. 그러나이 스트레스 단위는 매우 작습니다. 따라서 엔지니어링 애플리케이션에서 MPA와 같은 일부 더 큰 장치가 사용됩니다.
1mpa =106pa =1n/mm²
1GPA =1000mpa =1kn/mm²
스트레스 유형
국경적 의미에서 우리는 스트레스를 다음과 같이 분류 할 수 있습니다.
단순 또는 직접 스트레스 :
간단하거나 직접 응력은 직접 하중으로 인해 생성 된 응력으로 정의 될 수 있습니다. 예를 들어, 막대에 의해 무거운 질량이 매달린 경우.
세 가지 유형의 스트레스는 직접적이거나 간단한 스트레스로 간주됩니다.
- 장력
- 압축
- 전단
간접 스트레스 :
신체에 하중이 적용되고 신체가 변형되어 변형으로 인해 스트레스가 생성됩니다. 이것을 간접 스트레스라고합니다.
이러한 스트레스를 더 자세히 이해해 보자.
- 인장 및 압축 응력 :인장 또는 압축 응력은 단순히 단위 영역 당 수직 인력입니다. 인장 응력은 장력력에 대해 정의되는 반면 압축 응력은 압축력에 대해 정의됩니다.
여기서 F는 면적 a.
- 부피 스트레스 :신체의 총 부피에 힘을 가하는 경우, 단위 면적당 압력력을 체적 응력이라고합니다.
- 굽힘 응력 :하중이 몸의 축에 수직으로 적용되거나 축을 통과하는 평면에서 작용하는 몇 가지 힘이 적용되면 굽힘이 발생합니다. 이 굽힘으로 인해 발생한 응력을 굽힘 응력이라고합니다.
스트레스는 무엇입니까? 질문
질문 1 :주어진 그림에는 각 단면의 힘이 표시됩니다. 단면의 표면적은 다음과 같습니다.
AB의 면적 =CD =2mm², ef의 면적 =GH =1mm²의 면적.
그런 다음 표면 AB와 GH에서 스트레스를 찾으십시오.
여기서 F는 영역에 수직 인 힘의 크기입니다. a.
- 전단 응력 :전단 응력도 단위 면적당 힘이지만 여기서 힘 벡터는 표면에 수직이 아닙니다. 그것은 지역의 비행기에 있습니다. 전단 응력 =fa
여기서 f는 면적 a.
- 부피 스트레스 :신체의 총 부피에 힘을 가하는 경우, 단위 면적당 압력력을 체적 응력이라고합니다.
- 굽힘 응력 :하중이 몸의 축에 수직으로 적용되거나 축을 통과하는 평면에서 작용하는 몇 가지 힘이 적용되면 굽힘이 발생합니다. 이 굽힘으로 인해 발생한 응력을 굽힘 응력이라고합니다.
스트레스는 무엇입니까? 질문
질문 1 :주어진 그림에는 각 단면의 힘이 표시됩니다. 단면의 표면적은 다음과 같습니다.
AB의 면적 =CD =2mm², ef의 면적 =GH =1mm²의 면적.
그런 다음 표면 AB와 GH에서 스트레스를 찾으십시오.
해결책 :
- i) 왼쪽에서 분석하면 AB =50+20 =70n 의 왼쪽의 순 힘
따라서 ab =70n
의 양쪽에 총 하중이 있습니다ab =2mm²
의 표면적
- 마찬가지로, GH =40 N의 오른쪽에있는 순 힘
막대가 평형 상태에 있으므로 표면의 양쪽에있는 총 힘 GH =40 N
라고 말할 수 있습니다.표면적 gh =1mm²
질문 2 :풍선은 내부 압력이 3Pa의 공기로 가득 차 있습니다. 풍선의 직경은 4cm입니다. 그런 다음 체적 응력을 찾으십시오.
해결책 :
풍선이 평형 상태에 있으므로 양이 일정합니다. 그런 다음 표면의 양쪽의 총 힘은 동일합니다. 압력은 여기에서 부피 스트레스와 같습니다.
따라서 체적 응력 =3Pa
질문 3 :균일 한 질량 5 kg, 단면적 2m² 및 길이 2m 인 막대. 벽에서 수직으로 매달린 경우 바닥 부분 위의 1m 높이에서 응력을 찾으십시오.
해결책 :
막대가 수직으로 매달됨에 따라, 힘은 막대의 질량 중심에있는 무게로 인해 작용하고있다.
주어진,
막대의 질량 =m =5 kg
단면의 면적 =a =2 m²
그래서로드의 힘 =막대의 무게 =mg =510 =50n
따라서 하단 부분 위의 1m 높이에서 응력 =COM =50/2 =25 PA에서 응력
결론
자재 공학 및 과학에는 다양한 연구와 스트레스 응용이 있습니다. 신체에 대한 스트레스 정보로 신체에서 생성 된 신장을 계산할 수 있습니다. 재료에 대한 응력이 증가하면 다양한 변화가 발생하며 응력-변형 다이어그램을 사용하여 설명 할 수 있습니다. Hooke의 법칙을 사용하면 응력에서 탄성 상수를 도출 할 수 있습니다.
