열 응력

응력

스트레스는 물리 및 공학에 묘사 된 물리적 수량입니다. 외부 힘이 적용될 때 내부적으로 재료에 의해 경험되는 단위 영역 당 내부적으로 경험이있는 힘으로 설명됩니다. 사람들은 재료의 스트레스를 알고 있었지만 스트레스와 측정의 개념은 대부분 17 세기까지 경험적이었습니다. 그 전에도 복합 활, 유리 구보 및 기타 품목을 만드는 데 사용되었습니다. 수도, 아치, 돔 및 트러스를 사용하여 사람들은 목재 빔과 석재 블록을 제작하고 활용하여 스트레스를 견딜 수 있으며 스트레스를 배포하여 구조가 시간이 지남에 따라 붕괴되는 것을 방지합니다.

프랑스 물리학 자이자 수학자 인 Augustin-Louis Cauchy는 Galileo Galilei와 Isaac Newton과 같은 과학자들의 작품 덕분에 균질 매체에서 스트레스를위한 최초의 수학적 모델을 개발했습니다. 뉴턴은 차등 공식을 사용하여 액체와 관련된 응력을 계산했습니다. 스트레스는 힘과 같은 기본 수량과 영역과 같은 기하학적 양으로 생산되므로 기본 수량입니다. 변형력이 적용될 때 스트레스는 항상 반대 방향으로 작용합니다.

Si의 응력 단위는 Pascal (PA)입니다. 결과 응력은 하나의 뉴턴이 1 미터 제곱의 단위 표면적에 적용될 때 하나의 파스칼입니다.

스트레스 유형

정상 응력 :응력이 작용하는 방향이 재료의 단면적에 수직 인 경우 정상 응력으로 간주됩니다. 종종 부피 스트레스로 알려진 종 방향 응력과 벌크 스트레스는 두 가지 유형의 정상 응력입니다.
종단 응력 :실린더의 두 개의 별도의 단면 영역에 동일하고 반대의 힘이 적용될 때, 실린더 경험이 종 방향 응력으로 알려진 스트레스. 변형력은 신체의 길이를 따라 작용하여 신체의 길이와 직경이 약간 변합니다. 인장 응력과 압축 응력은 두 가지 유형의 종 방향 스트레스입니다.
인장 응력 :인장 응력이 작용하는 힘이 적용되는 신체의 길이를 증가시킬 때 발생합니다.
압축 응력 :압축 응력이 변형력이 적용될 때 발생합니다.
대량 응력 :부피 스트레스라고도하는 벌크 응력은 물체의 치수에 걸쳐 작용하고 볼륨을 변화시키는 응력의 한 유형입니다.
전단 응력 :응용 변형력의 방향이 단면의 영역과 평행하고 작동하는 항목의 모양을 수정하면 접선 응력으로 알려져 있습니다.

열 응력

열 응력은 물체 온도의 변화에 의해 생성 된 응력으로 정의되어 확장 또는 수축이 발생합니다.

역학 및 열역학에서 열 응력의 적용은 광범위합니다.

이러한 응력은 물체가 골절 또는 파손 될 수 있습니다. 온도가 변함에 따라 응력 수준이 증가합니다.

열 전도성 막대를 예로 들어 봅시다. 온도가 상승함에 따라 확장됩니다. 복원력은 원래 위치로 되돌리기 전에 실온으로 유지되면 막대에 작용합니다. 또한 차가운 온도에 저장되면 수축하기 시작합니다.

열 응력은 종종 철도 트랙 건설에 사용됩니다. 두 개의 철도 트랙 사이의 공간 때문에 열차는 움직일 수 있습니다. 온도가 상승하면서 여름에 자라며 온도가 떨어지면 겨울에는 수축합니다. 열 응력은 이러한 상황을 점검하여 열차가 추적 할 수 있도록합니다.

열 응력 의식

열 막대에 열 응력이 적용된다고 가정합니다.

로드를 A로하자

로드의 원래 길이 =l ₀

로드 온도 증가 =Δt

새로운 길이의 막대 =l

따라서

l-l ₀ =l ₀ ΔT

여기,

∝ =로드 재료의 선형 확장 계수.

l =l ₀ (1+t δt)

f/a =y (l-l ₀ ) /l ₀

여기,

y는 주어진 막대의 영률

입니다.

f/a =y Δt

열 응력의 원인

열 응력은 열역학 규칙에 따라 물체의 내부 온도의 변화로 인한 기계적 공정입니다. 온도가 증가하면 정상적인 상황에서 더 많은 스트레스가 발생합니다. 그러나 장력 외에도 열 충격이 발생하여 물체의 빠른 골절 또는 파손이 발생합니다.

열 응력의 영향

열 응력이 올바르게 고려되지 않으면 구조적 강도와 안정성에 상당한 영향을 줄 수 있습니다. 열 응력에 대한 인식이 부족하기 때문에 심각한 약점의 여러 영역에서 삐걱 거리는 골절과 파손의 위험이 있습니다.

유리가 고온으로 가열 된 후 냉수에 담긴 유리의 산산이 부서는 열 응력의 가장 일반적인 예 중 하나입니다. 영향의 결과로 발생하는 유리 균열과 골절은 충격의 결과로 발생하는 것과 동일하지 않습니다.

결론

응력은 변형 된 몸체의 단위 영역 당 작용하는 내부 복원력입니다. 왜곡 된 신체의 이러한 내부 힘은 항상 평형 상태의 변형력과 동일하며 반대입니다. 변형력이 제거되면 내부 회복력은 신체의 자연스러운 모양을 회복시킵니다.

열 응력은 물체 온도의 변화에 의해 생성 된 응력으로 정의되어 확장 또는 수축이 발생합니다.