Jei atsižvelgsite į erdvėlaikį, jus supantis pasaulis yra trimatis, o gal net keturmatis. Nepaisant to, inžinerinėje analizėje dažnai naudojamos 2D aproksimacijos, siekiant sutaupyti modeliavimo ir skaičiavimų.

Plokščiojo įtempio ir deformacijos sąvoką nuolat girdite baigtinių elementų analizėje ir apskritai kietojo kūno mechanikoje, tačiau ką ji reiškia?

Pagrindinis skirtumas tarp plokščiojo įtempio ir plokščiosios deformacijos yra tas, kad matematiškai modeliuojamas plokščiasis įtempis negali egzistuoti tikrovėje, o plokščioji deformacija gali egzistuoti tikrovėje.

Sprendžiant plokščiojo įtempio uždavinius neatsižvelgiama į įtempio kitimą per storį. Iš esmės plokščiasis įtempis yra matematinė aproksimacija, o plokščioji deformacija yra faktinė sudedamųjų dalių būklė.

Be to, plokštumos įtempių metodas taikomas labai ploniems objektams. Šiuo atveju daroma prielaida, kad įtempiai už plokštumos ribų yra lygūs nuliui. Įtempiai egzistuoja tik plokštumoje.

Priešingai, storiems objektams taikomas plokštuminių deformacijų metodas. Pagal jį daroma prielaida, kad visos deformacijos už plokštumos ribų esančiomis kryptimis yra lygios nuliui ir egzistuoja tik plokštumoje.

Aptarkime šias sąvokas išsamiau.

Plokštuminių įtempių analizė yra neatsiejama PĮG dalis.

Ką reiškia stresas ir įtampa?

Įtempiai ir deformacijos - tai du fizikos terminai, kuriais apibūdinamos jėgos, dėl kurių objektai deformuojasi. Medžiagos įtempiai yra jėga, veikianti jos ploto vienetą. Įtempių veikiamo kūno pastangos vadinamos deformacijomis.

Veikiant deformuojančiai jėgai, objektas deformuojasi. Objekto viduje susidaro priešinga jėga, kuri grąžina jį į pradinę formą ir dydį. Atkuriamosios jėgos dydis ir kryptis yra lygūs veikusios deformuojančios jėgos dydžiui ir krypčiai. Įtampa yra šios atkuriamosios jėgos, tenkančios ploto vienetui, matas.

Terminas "deformacija" reiškia kūno deformaciją, kurią sukelia stresas. . kai išlygintą kūną veikia įtempimas, atsiranda deformacija. Dėl veikiančios deformacijos objektas gali sumažėti arba pailgėti. kaip dalinį pokytį, deformaciją galima apibrėžti kaip tūrio, ilgio arba geometrijos padidėjimą. Dėl to ji neturi matmenų.

Galite analizuoti įvairių dvimačių struktūrų plokštuminius įtempius.

Kas yra plokštumos įtempimas?

Plokštuminis įtempis apibrėžiamas kaip įtempių būsena, kai neveikia normalinis įtempis (0) ir šlyties įtempiai (Oyz ir Orz), statmeni x-y plokštumai.

Plokštuminiai įtempiai atsiranda, kai visos nenulinės įtempių komponentės yra vienoje plokštumoje (t. y. dviašė įtempių būsena). Plastinės detalės su plonomis sienelėmis dažnai patiria šią įtempių būseną, kai σ3 <<<σ1, σ2. Tik nedidelė dalis įtempių, veikiančių lygiagrečiai paviršiui, susidaro storio kryptimi.

Kas yra plokštumos deformacija?

Plokštuminė deformacija - tai fizinė kūno deformacija, kuri atsiranda, kai medžiaga pasislenka plokštumai lygiagrečia kryptimi. Atsiradus plokštuminei deformacijai, metalai linkę į įtemptąją koroziją.

Sąvoka "plokštumos deformacija" reiškia, kad deformacija gali atsirasti tik plokštumoje, o tai reiškia, kad neatsiras deformacijos už plokštumos ribų. Šiuo atveju kraštinė sąlyga neleidžia judėti už plokštumos ribų. Deformacijos už plokštumos ribų nėra, nes judėjimas yra apribotas. Vietoj to, dėl judėjimo fiksavimo atsiras įtempiai.

Skirtumai tarp plokštuminio įtempio ir deformacijos

Plokštuminis įtempis ir deformacija yra tarpusavyje susiję, nes įtempis lygus susidariusiai deformacijai. Vis dėlto jie turi nemažai skirtumų.

Veikiant plokštuminiam įtempiui, deformacija gali atsirasti elemento storymėje. Taigi elementas taps plonesnis, kai bus tempiamas, ir storesnis, kai bus gniuždomas.

Kita vertus, esant plokštuminei deformacijai, deformacijos už plokštumos ribų (storio) negali atsirasti, nes deformacijos yra visiškai fiksuotos. Tokiu būdu įtempiai kaupiasi už plokštumos ribų, o plokštė įgyja plokštuminius įtempius.

Be to, abi šios analizės naudojamos gana skirtingai.

Plokštuminiai įtempiai paprastai tinkami analizuojant elementus, kurių santykinai nedidelis gylis yra už plokštumos ribų, pavyzdžiui, dėžes ar sunkius cilindrus. Paprastai šią analizę galima atlikti tik naudojant konstrukcinę arba bendrąją FE programinę įrangą, o ne geotechninės analizės programinę įrangą.

Priešingai, plokštuminė deformacija gali būti naudojama analizuojant beveik begalinį gylį turinčių elementų skerspjūvius iš plokštumos arba linijines konstrukcijas, paprastai pastovaus skerspjūvio, kurių ilgis, palyginti su jų skerspjūvio dydžiu, gali būti laikomas beveik begaliniu ir kurių ilgio pokyčiai veikiant apkrovai yra nereikšmingi.

Čia pateikiama plokštumos įtempių ir deformacijų palyginimo lentelė:

Plokštuminis įtempimas ir deformacija.

Pateikiame nedidelį vaizdo įrašą, kuriame paaiškinamos plokščiojo įtempio ir plokščiosios deformacijos sąvokos.

Plokštuminis įtempimas ir plokštuminė deformacija.

Kur atsiranda plokštumos įtempimas?

Plokštumos įtempių sąlygos dažniausiai būna dviejų matmenų. Jei elementą, kuriam taikomas įtempis, laikysite plokšte, jis greičiausiai veiks jos paviršių.

Ar plokštuminis įtempis yra dvimatis, ar trimatis?

Plokštuminis įtempis visada yra dvimatė sąlyga, nes įtempio bet kuria kryptimi vertė jau laikoma lygi nuliui.

Kas yra plokštumos įtempio maksimumas?

Yra dvi plokštuminio įtempio vertės:

• Didžiausias įtempis plokštumoje lygus 6,3 ksi
• Didžiausias įtempis už plokštumos ribų yra maždaug 10,2 ksi

Remiantis šiomis vertėmis, įtempiai už plokštumos ribų yra didesni už įtempius plokštumoje.

Įtempių ir deformacijų analizei galite naudoti elementariąsias elektrotechnines matricas įvairiems objektams analizuoti.

Kam naudojamos streso transformacijos?

Įtempių transformacija paprastai naudojama siekiant nustatyti įtempius kitaip orientuotame elemente.

Kai objektas kur nors padėtas, jis patiria įvairių išorinių veiksnių įtempimą dėl daugybės jėgų poveikio. Šio įtempimo vertė kinta visame objekte ir įvairiose įtempimo koncentracijos vietose. Tačiau šis įtempimas priklauso nuo to objekto atskaitos sistemos.

Naudodami įtempių transformacijos analizės metodus galite lengvai išmatuoti tam tikram kūnui tenkančią įtampą.

Galutinė išvada

• Įtampa ir deformacija - abu reiškiniai, kuriuos studijuojate ir girdite, jei esate susiję su kietųjų kūnų mechanikos sritimi. Šias dvi jėgas patiria kiekvienas dvimatis ar trimatis objektas. Jos abi tarpusavyje susijusios.
• Plokščiojo įtempio sąvoka yra tik aproksimacija, pagrįsta matematiniais skaičiavimais, o plokščioji deformacija yra fiziškai išreikšta komponentais.
• Plokščiojo įtempio analizę galite naudoti plonam riboto gylio objektui analizuoti, kitaip nei plokštuminių deformacijų analizę, kai analizuojami begalinio gylio objektai.
• Plokštuminis įtempimas - įtempimas išilgai vienos komponentės visuomet lygus nuliui. Kita vertus, plokštuminė deformacija numato, kad deformacija viena kryptimi yra lygi nuliui.
• Plokštuminis įtempimas sukelia deformacijas už plokštumos ribų, o plokščioji deformacija neleidžia atsirasti deformacijoms už plokštumos ribų.

Susiję straipsniai

2 Pi r & amp; Pi r kvadratu: koks skirtumas?

Kuo skiriasi vektoriai ir tenzoriai? (paaiškinta)

Koks skirtumas tarp stačiakampio, normalės ir statmens, kai kalbama apie vektorius? (paaiškinta)