Si tens en compte l'espai-temps, el món que t'envolta és tridimensional, o potser fins i tot quadridimensional. Tot i així, les aproximacions 2D s'utilitzen sovint en l'anàlisi d'enginyeria per estalviar en modelatge i càlculs.

La noció de tensió i deformació plana és una cosa que escolteu tot el temps a l'anàlisi d'elements finits i a la mecànica sòlida en general, però què vol dir?

La principal diferència entre la tensió plana i una deformació plana és que, tal com es modela matemàticament, la tensió plana no pot existir en realitat, mentre que la deformació plana pot existir en la realitat.

Els problemes de tensió plana ignoren la variació de la tensió a través del gruix. Essencialment, la tensió plana és una aproximació matemàtica, mentre que una deformació plana és una condició real en components.

A més, el mètode de tensió plana s'utilitza per a objectes molt prims. En aquest cas, s'assumeix que la tensió en direccions fora del pla és zero. La tensió només existeix dins del pla.

En canvi, el mètode de deformació plana s'utilitza per a objectes gruixuts. Se suposa que tota la deformació en direccions fora del pla és igual a zero i només existeix dins del pla.

Anem a discutir aquests conceptes en detall.

L'anàlisi de l'estrès pla és una part integral de la FEA.

Què s'entén per estrès i tensió?

Les tensions i les deformacions són dos termes que s'utilitzen en Física per descriure les forces que fan que els objectes es deformin. ALa tensió del material és la força que actua sobre la seva unitat d'àrea. L'esforç que fa un cos sota esforç es coneix com a deformació.

La deformació d'un objecte es produeix quan s'aplica la força deformadora. Es generarà una força oposada dins de l'objecte per tornar-lo a la seva forma i mida originals. La magnitud i la direcció de la força de restauració seran iguals a les de la força de deformació aplicada. L'estrès és la mesura d'aquesta força restauradora per unitat d'àrea.

El terme deformació fa referència a la deformitat d'un cos causada per l'estrès . Quan un cos equilibrat està sotmès a estrès, es produeix una tensió. Un objecte es pot reduir o allargar a causa de la seva tensió aplicada. Com a canvi fraccionari, la deformació es pot definir com un augment de volum, longitud o geometria. Com a resultat, no té cap dimensió.

Podeu analitzar la tensió plana per a diverses estructures bidimensionals.

Què és una tensió plana?

La tensió plana es defineix com un estat de tensió en què no s'aplica cap esforç normal, 0, i cap esforç de tall, Oyz i Orz, s'aplica perpendicularment al pla x-y.

La tensió plana es produeix quan tots els components de tensió diferents de zero es troben en un sol pla (és a dir, un estat d'esforç biaxial). Les peces de plàstic amb parets primes sovint pateixen aquest estat de tensió, on σ3 <<< σ1, σ2. Només una petita fracció de les tensions que actuen paral·leles a la superfície es desenvolupen en el gruixdirecció.

Què és una deformació plana?

La deformació plana és la deformació física d'un cos que es produeix quan el material es desplaça en una direcció paral·lela a un pla. Els metalls són propensos a la corrosió per tensió quan es produeix una deformació plana.

El terme "deformació plana" es refereix al fet que la deformació només es pot produir en el pla, el que significa que no hi ha cap deformació fora del pla. es produirà. En aquest cas, la condició de límit impedeix el moviment en la direcció fora del pla. No hi ha tensió fora del pla perquè el moviment està limitat. En canvi, a causa de la fixació del moviment, es generarà estrès.

Diferències entre la tensió plana i la deformació

La tensió plana i la deformació estan interrelacionades ja que la tensió és igual a la deformació produïda. Tot i així, tenen força diferències.

Quan s'aplica una tensió plana, es pot produir deformació en el gruix de l'element. Així, l'element es tornarà més prim quan s'estira, i es farà més gruixut quan es comprimeix.

D'altra banda, durant la deformació plana, les deformacions fora del pla (gruix) no es poden produir perquè les deformacions estan totalment arreglats. D'aquesta manera, l'estrès s'acumula en la direcció fora del pla mentre la placa adquireix l'esforç dins del pla.

A part d'això, ambdues anàlisis tenen un ús força diferent.

La tensió plana és generalment adequada per analitzar elements amb una profunditat relativament limitada fora dels plans, com ara caixeso cilindres pesats. Normalment només és possible realitzar aquesta anàlisi utilitzant programari FE estructural o genèric, no programari d'anàlisi geotècnica.

En canvi, la deformació plana es pot utilitzar per analitzar seccions transversals d'elements amb una profunditat gairebé infinita. d'un pla o d'estructures lineals, generalment aquelles amb seccions transversals constants, amb longituds que es poden considerar gairebé infinites en comparació amb la seva mida de la secció transversal i que presenten canvis de longitud insignificants sota càrrega.

A continuació es mostra una taula de comparacions. entre l'estrès pla i la tensió per a tu:

Estrès pla VS deformació.

Aquí teniu un petit videoclip que explica els conceptes de tensió plana i deformació plana.

Estrès pla i deformació plana.tensió.

On es produeix l'estrès pla?

Les condicions de tensió plana es produeixen principalment en dues dimensions. Si considereu que una placa és un element sobre el qual s'aplica una tensió, molt probablement actuarà sobre la seva superfície.

La tensió plana és bidimensional o tridimensional?

La tensió plana és sempre una condició bidimensional, ja que ja assumeix que el valor de l'esforç en qualsevol direcció és zero.

Què és l'esforç màxim?

Hi ha dos valors de tensió plana que són:

• La tensió màxima en pla és igual a 6,3 ksi
• Màxima sortida. L'esforç del pla és d'aproximadament 10,2 ksi

Segons aquests valors, l'esforç del pla fora del pla és més que el de l'esforç dins del pla.

Podeu utilitzar FEA per analitzar l'estrès i la tensió per a diferents objectes.

Per a què s'utilitzen les transformacions d'estrès?

Una transformació de tensió s'utilitza habitualment per determinar la tensió sobre un element orientat de manera diferent.

Quan un objecte es col·loca en algun lloc, experimenta estrès de diversos factors externs a causa de l'acció de múltiples forces. El valor d'aquesta tensió varia en tot l'objecte i en diferents àrees de concentració d'estrès. Tanmateix, aquesta tensió depèn del marc de referència d'aquest objecte.

Utilitzant tècniques d'anàlisi de transformació d'estrès, podeu mesurar fàcilment la tensió exercida sobre el cos donat.

Apunt final.

• L'estrès i la tensió són fenòmens que estudies i escoltes si estàs relacionat amb el camp de la mecànica de sòlids. Cada objecte, ja sigui bidimensional o tridimensional, experimenta aquestes dues forces. Tots dos estan interrelacionats.
• El concepte de tensió plana és només una aproximació basada en matemàtiques, mentre que la deformació plana surt físicament en termes dels seus components.
• Podeu utilitzar l'anàlisi de tensió plana per a un objecte prim amb una profunditat limitada, a diferència de la deformació plana, que analitza objectes de profunditat infinita.
• La tensió en el pla, la tensió al llarg d'un component sempre és zero. D'altra banda, la deformació plana suposa que la deformació en una direcció és zero.
• La tensió plana provoca deformacions fora del pla, mentre que la deformació plana no permet cap deformació fora del pla.

Articles relacionats

2 Pi r & Pi r Squared: Quina és la diferència?

Quina diferència hi ha entre vectors i tensors? (Explicat)

Quina diferència hi ha entre ortogonal, normal i perpendicular quan es tracta de vectors? (Explicat)