Ako uzmete u obzir prostor-vrijeme, svijet oko vas je trodimenzionalan – ili možda čak četverodimenzionalan. Čak i tako, 2D aproksimacije često se koriste u inženjerskoj analizi kako bi se uštedjelo na modeliranju i proračunima.

Pojam ravninskog naprezanja i deformacije nešto je što stalno čujete u analizi konačnih elemenata i mehanici čvrstog tijela općenito, ali što znači li to?

Glavna razlika između ravnog naprezanja i ravnog naprezanja je da, matematički modelirano, naprezanje u ravnini ne može postojati u stvarnosti, dok ravno naprezanje može postojati u stvarnosti.

Problemi ravnih naprezanja zanemaruju varijacije naprezanja po debljini. U osnovi, ravninsko naprezanje je matematička aproksimacija, dok je ravno naprezanje stvarno stanje u komponentama.

Štoviše, metoda ravnog naprezanja koristi se za vrlo tanke objekte. U ovom slučaju, pretpostavlja se da je naprezanje u smjerovima izvan ravnine jednako nuli. Naprezanje postoji samo unutar ravnine.

Nasuprot tome, metoda ravninske deformacije koristi se za debele predmete. Pretpostavlja se da je sva deformacija u smjerovima izvan ravnine jednaka nuli i da postoji samo unutar ravnine.

Raspravimo ove koncepte u detalje.

Ravna analiza naprezanja sastavni je dio FEA.

Što se podrazumijeva pod naprezanjem i deformacijom?

Naprezanja i deformacije su dva pojma koja se koriste u fizici za opisivanje sila koje uzrokuju deformaciju objekata. Anaprezanje materijala je sila koja djeluje na njegovu jedinicu površine. Napor tijela pod stresom poznat je kao deformacija.

Deformacija objekta nastaje kada se primijeni sila deformiranja. Unutar objekta stvorit će se suprotna sila koja će ga vratiti u izvorni oblik i veličinu. Veličina i smjer povratne sile bit će jednaki onima primijenjene sile deformiranja. Stres je mjerenje ove povratne sile po jedinici površine.

Pojam deformacije odnosi se na deformaciju tijela uzrokovanu stresom . Kada je uravnoteženo tijelo izloženo stresu, dolazi do naprezanja. Objekt se može smanjiti ili izdužiti zbog naprezanja. Kao frakcijska promjena, deformacija se može definirati kao povećanje volumena, duljine ili geometrije. Kao rezultat toga, nema dimenziju.

Možete analizirati naprezanje u ravnini za razne dvodimenzionalne strukture.

Što je naprezanje u ravnini?

Ravno naprezanje definirano je kao stanje naprezanja u kojem se ne primjenjuje normalno naprezanje, 0, niti se primjenjuju smična naprezanja, Oyz i Orz, okomito na ravninu x-y.

Naprezanje u ravnini javlja se kada sve komponente naprezanja različite od nule leže u jednoj ravnini (tj. dvoosno stanje naprezanja). Plastični dijelovi s tankim stijenkama često pate od ovog stanja naprezanja, gdje je σ3 <<< σ1, σ2. Samo mali dio naprezanja koja djeluju paralelno s površinom razvijaju se u debljinismjer.

Što je ravninska deformacija?

Ravna deformacija je fizička deformacija tijela koja nastaje kada se materijal pomiče u smjeru paralelnom s ravninom. Metali su skloni koroziji naprezanja kada dođe do deformacije u ravnini.

Izraz "deformacija u ravnini" odnosi se na činjenicu da se deformacija može pojaviti samo u ravnini, što znači da nema deformacije izvan ravnine dogodit će se. U tom slučaju rubni uvjet sprječava kretanje u smjeru izvan ravnine. Naprezanje izvan ravnine nije prisutno jer je pokret sputan. Umjesto toga, zbog fiksnosti kretanja, stvarat će se naprezanje.

Razlike između naprezanja i deformacije u ravnini

Naprezanje i deformacija u ravnini međusobno su povezani jer je naprezanje jednako proizvedenoj deformaciji. Ipak, imaju dosta razlika.

Kada se primijeni ravno naprezanje, može doći do deformacije u debljini elementa. Dakle, element će postati tanji kada se rasteže, a postat će deblji kada se stisne.

S druge strane, tijekom ravninskog naprezanja ne može doći do deformacija izvan ravnine (debljina) jer deformacije potpuno su fiksirani. Na ovaj način, naprezanje se nakuplja u smjeru izvan ravnine, dok ploča preuzima naprezanje u ravnini.

Osim toga, obje ove analize imaju prilično različitu upotrebu.

Ravno naprezanje je općenito prikladno za analizu elemenata s relativno ograničenom dubinom izvan ravnina, kao što su kutijeili teške cilindre. Tipično je moguće provesti ovu analizu samo korištenjem strukturnog ili generičkog FE softvera, a ne softvera za geotehničku analizu.

Nasuprot tome, ravninska deformacija može se koristiti za analizu poprečnih presjeka elemenata s gotovo beskonačnom dubinom ravnih ili linearnih konstrukcija, obično onih s konstantnim poprečnim presjecima, s duljinama koje se mogu smatrati gotovo beskonačnima u usporedbi s njihovom veličinom poprečnog presjeka i koje imaju zanemarive promjene duljine pod opterećenjem.

Ovdje je tablica usporedbi između naprezanja u ravnini i deformacije za vas:

Naprezanje u ravnini VS deformacija.

Ovdje je mali videoisječak koji objašnjava koncepte ravninskog naprezanja i ravninske deformacije.

Ravninski napon i ravninskanaprezanje.

Gdje se javlja naprezanje u ravnini?

Uvjeti ravnih naprezanja uglavnom se javljaju u dvije dimenzije. Ako ploču smatrate elementom na koji se primjenjuje naprezanje, ono će najvjerojatnije djelovati na njezinu površinu.

Je li ravninsko naprezanje dvodimenzionalno ili trodimenzionalno?

Ravno naprezanje uvijek je dvodimenzionalno stanje budući da vrijednost naprezanja u bilo kojem smjeru već pretpostavljate kao nulu.

Što je maksimalno ravninsko naprezanje?

Postoje dvije vrijednosti ravninskog naprezanja koje su:

• Maksimalni ravninski napon jednak je 6,3 ksi
• Maksimalni izvan- naprezanje u ravnini je približno 10,2 ksi

Prema ovim vrijednostima, naprezanje u ravnini izvan ravnine veće je od naprezanja u ravnini.

Možete koristiti FEA za analizu naprezanja i deformacija za različite objekte.

Za što se koriste transformacije naprezanja?

Transformacija naprezanja obično se koristi za određivanje naprezanja na elementu koji je drugačije orijentiran.

Kad se neki objekt negdje postavi, on doživljava stres od raznih vanjskih čimbenika zbog djelovanja višestrukih sila. Vrijednost ovog naprezanja varira kroz objekt i različita područja koncentracije naprezanja. Međutim, ovo naprezanje ovisi o referentnom okviru tog objekta.

Koristeći tehnike analize transformacije naprezanja, možete jednostavno izmjeriti naprezanje na danom tijelu.

Konačni zaključak

• Naprezanje i deformacija su fenomeni koje proučavate i čujete ako ste povezani s područjem mehanike čvrstog tijela. Svaki objekt, bilo dvodimenzionalan ili trodimenzionalan, doživljava ove dvije sile. Oba su međusobno povezana.
• Koncept ravnog naprezanja samo je aproksimacija zasnovana na matematici, dok ravninsko naprezanje izlazi fizički u smislu svojih komponenti.
• Možete koristiti analizu ravninskog naprezanja za tanak objekt s ograničenom dubinom, za razliku od ravninske deformacije, koja analizira objekte beskonačne dubine.
• Naprezanje u ravnini, naprezanje duž jedne komponente uvijek je nula. S druge strane, ravninska deformacija pretpostavlja da je deformacija u jednom smjeru nula.
• Naprezanje u ravnini uzrokuje deformacije izvan ravnine, dok deformacija u ravnini ne dopušta nikakve deformacije izvan ravnine.

Povezani članci

2 Pi r & Pir na kvadrat: u čemu je razlika?

Koja je razlika između vektora i tenzora? (Objašnjeno)

Koja je razlika između ortogonalnog, normalnog i okomitog kada se radi o vektorima? (Objašnjeno)