Kui arvestada ruumi ja aega, siis on ümbritsev maailm kolmemõõtmeline - või võib-olla isegi neljamõõtmeline. Sellegipoolest kasutatakse insenerianalüüsis sageli 2D-lähendusi, et säästa modelleerimist ja arvutusi.

Tasapinnaliste pingete ja tüvede mõistet kuuleb kogu aeg lõplike elementide analüüsis ja üldisemalt tahke mehaanikas, kuid mida see tähendab?

Peamine erinevus tasapinnalise pinge ja tasapinnalise tüve vahel seisneb selles, et matemaatiliselt modelleerituna ei saa tasapinnaline pinge tegelikkuses eksisteerida, samas kui tasapinnaline pinge võib tegelikkuses eksisteerida.

Tasapinnalised pingeprobleemid ignoreerivad pinge muutumist paksuse ulatuses. Sisuliselt on tasapinnaline pinge matemaatiline lähendus, samas kui tasapinnaline pinge on komponentide tegelik seisund.

Lisaks sellele kasutatakse väga õhukeste objektide puhul tasapinnalise pinge meetodit. Sel juhul eeldatakse, et pinge väljaspool tasapinda on null. Pinged eksisteerivad ainult tasapinna sees.

Seevastu paksude objektide puhul kasutatakse tasapinnalise pinge meetodit, mille puhul eeldatakse, et kõik pinged väljaspool tasapinda on võrdsed nulliga ja esinevad ainult tasapinna sees.

Arutame neid mõisteid üksikasjalikult.

Tasapinnaline pingeanalüüs on FEA lahutamatu osa.

Mida tähendab stress ja pinge?

Pinged ja tüved on kaks füüsikas kasutatavat mõistet, mis kirjeldavad jõude, mis põhjustavad objektide deformeerumist. Materjali pinge on selle pindalaühikule mõjuv jõud. Pinge, mida keha pingestatud keha avaldab, nimetatakse tüveks.

Objekti deformeerumine toimub deformeeriva jõu rakendamisel. Objekti sees tekitatakse vastupidine jõud, mis taastab objekti algse kuju ja suuruse. Taastava jõu suurus ja suund on võrdne rakendatud deformeeriva jõu suurusega ja suunaga. Pingestus on selle taastava jõu mõõtmine pindalaühiku kohta.

Mõiste tüvi viitab keha deformeerumisele, mis on põhjustatud stressist. . Kui tasakaalustatud keha allutatakse pingele, tekib tüvi. Objekt võib väheneda või pikeneda rakendatud tüve tõttu. Tüvi kui murdeline muutus võib olla defineeritud kui mahu, pikkuse või geomeetria suurenemine. Selle tulemusena ei ole tal mõõdet.

Saate analüüsida erinevate kahemõõtmeliste struktuuride tasapinnalist pinget.

Mis on lennukipinge?

Tasapinnaline pinge on defineeritud kui pingeseisund, kus normaalpinge 0 puudub ja nihkepinged Oyz ja Orz ei ole rakendatud risti x-y-tasandiga.

Tasapinnaline pinge tekib siis, kui kõik mittenullist pingekomponendid asuvad ühes tasapinnas (st kahesuunaline pingeseisund). Õhukeste seintega plastilised detailid kannatavad sageli selle pingeseisundi all, kus σ3 <<<<σ1, σ2. Paksuse suunas tekib ainult väike osa pinnaga paralleelselt mõjuvatest pingetest.

Mis on lennukitüvi?

Tasapinnaline pingutus on keha füüsikaline deformatsioon, mis tekib, kui materjal nihkub tasapinnaga paralleelselt. Metallid kalduvad tasapinnalise pingutusega kaasnevale pingekorrosioonile.

Mõiste "tasapinnaline pingutus" viitab sellele, et pinge võib tekkida ainult tasapinnalises suunas, mis tähendab, et tasapinnaväliseid pingeid ei teki. Sellisel juhul takistab piirtingimus liikumist tasapinnavälises suunas. Tasandiväliseid pingeid ei teki, sest liikumine on piiratud. Selle asemel tekivad liikumise fikseerituse tõttu pinged.

Erinevused tasapinnaliste pingete ja pingete vahel

Tasapinnaline pinge ja pinge on omavahel seotud, sest pinge on võrdne tekitatud pingega. Siiski on neil üsna palju erinevusi.

Kui rakendatakse tasapinnalist pinget, võib elemendi paksuses tekkida pinge. Seega muutub element venitamisel õhemaks ja kokkusurumisel paksemaks.

Teisalt ei saa tasapinnalisel pingutusel tekkida tasapinnaväliseid deformatsioone (paksus), sest deformatsioonid on täielikult fikseeritud. Nii tekib pinge tasapinnavälises suunas, samal ajal kui plaat võtab vastu tasapinnalisi pingeid.

Peale selle on mõlemal analüüsil üsna erinev kasutusviis.

Tasapinnalisi pingeid on üldiselt sobiv analüüsida elemente, mille sügavus väljaspool tasandit on suhteliselt piiratud, näiteks kastid või rasked silindrid. Tavaliselt on seda analüüsi võimalik teha ainult struktuuri- või üldise FE-tarkvara, mitte aga geotehnilise analüüsi tarkvara abil.

Seevastu tasandilise tüve abil saab analüüsida peaaegu lõpmatu sügavusega elementide ristlõikeid tasandist väljapoole või lineaarseid, tavaliselt konstantse ristlõikega struktuure, mille pikkust võib pidada peaaegu lõpmatuks võrreldes nende ristlõike suurusega ja mille pikkuse muutus koormuse all on tühine.

Siin on teile tabel, kus võrreldakse lennukite pingeid ja tüvesid:

Tasapinnaline pinge VS tüvi.

Siin on väike videoklipp, mis selgitab tasapinnalise pinge ja tasapinnalise tüve mõisteid.

Tasapinnaline pinge ja tasapinnaline pinge.

Kus tekib lennukipinge?

Tasapinnalised pingetingimused esinevad peamiselt kahes dimensioonis. Kui pidada plaati elemendiks, millele rakendatakse pinget, siis tõenäoliselt mõjub see selle pinnal.

Kas tasapinnaline pinge on kahemõõtmeline või kolmemõõtmeline?

Tasapinnaline pinge on alati kahemõõtmeline tingimus, kuna te juba eeldate, et pinge väärtus ühes suunas on null.

Mis on tasapinnaline pinge maksimum?

Tasapinnalisel pingel on kaks väärtust, mis on järgmised:

• Maksimaalne pingetase on 6,3 ksi.
• Maksimaalne pinge väljaspool tasapinda on ligikaudu 10,2 ksi.

Nende väärtuste kohaselt on tasapinnaline pinge väljaspool tasapinda suurem kui tasapinnaline pinge.

FEA abil saate analüüsida erinevate objektide pingeid ja tüvesid.

Milleks kasutatakse stressitransformatsioone?

Pingetransformatsiooni kasutatakse tavaliselt erinevalt orienteeritud elemendi pinge määramiseks.

Kui mingi ese asetatakse kuhugi, kogeb ta erinevate väliste tegurite mõjul mitmete jõudude mõjul pingeid. Selle pinge väärtus varieerub kogu eseme ulatuses ja erinevates pingete kontsentratsioonipiirkondades. See pinge sõltub aga selle eseme vaateväljast.

Kasutades stressi muundamise analüüsimeetodeid, saate hõlpsasti mõõta antud kehale avalduvat pinget.

Lõppkokkuvõte

• Pinged ja pinged on mõlemad nähtused, mida te uurite ja kuulete, kui olete seotud tahkismehaanika valdkonnaga. Iga objekt, olgu see siis kahe- või kolmemõõtmeline, kogeb neid kahte jõudu. Need mõlemad on omavahel seotud.
• Tasapinna pinge mõiste on üksnes matemaatikal põhinev lähendus, samas kui tasapinna pinge väljub füüsikaliselt selle komponentide poolest.
• Tasapinnalist pingeanalüüsi saab kasutada piiratud sügavusega õhukese objekti jaoks, erinevalt tasapinnalisest pingest, mis analüüsib lõpmatu sügavusega objekte.
• Tasapinnalises pinges on pinge piki ühte komponenti alati null. Teisalt eeldab tasapinnaline pinge, et pinge ühes suunas on null.
• Tasapinnaline pinge põhjustab tasapinnalisi deformatsioone, samas kui tasapinnaline pinge ei võimalda tasapinnalisi deformatsioone.

Seotud artiklid

2 Pi r & Pi r ruut: Mis on erinevus?

Mis vahe on vektorite ja tensorite vahel? (Selgitatud)

Mis vahe on ortogonaalsel, normaalsel ja risti vektoritega tegelemisel? (Selgitatud)