Če upoštevamo prostor-čas, je svet okoli nas tridimenzionalen - ali morda celo štiridimenzionalen. Kljub temu se pri inženirskih analizah pogosto uporabljajo 2D-približki, da bi prihranili pri modeliranju in izračunavanju.

Pojem ravninske napetosti in deformacije je nekaj, kar nenehno slišimo v analizi končnih elementov in mehaniki trdnih teles na splošno, vendar kaj to pomeni?

Glavna razlika med ravninsko napetostjo in ravninsko deformacijo je v tem, da ravninska napetost, kot je matematično modelirana, ne more obstajati v realnosti, medtem ko ravninska deformacija lahko obstaja v realnosti.

Pri ravnih napetostih se ne upošteva spreminjanje napetosti po debelini. Ravna napetost je matematični približek, ravna deformacija pa je dejansko stanje v sestavnih delih.

Poleg tega se metoda ravninskih napetosti uporablja za zelo tanke predmete. V tem primeru se predpostavlja, da je napetost v smereh zunaj ravnine enaka nič. Napetost obstaja samo znotraj ravnine.

Nasprotno se metoda ravninske deformacije uporablja za debele predmete. Predpostavlja, da so vse deformacije v smereh zunaj ravnine enake nič in obstajajo samo znotraj ravnine.

Podrobneje obravnavajmo te koncepte.

Analiza ravninskih napetosti je sestavni del metode FEA.

Kaj pomenita stres in obremenitev?

Napetosti in deformacije sta izraza, ki se v fiziki uporabljata za opis sil, zaradi katerih se predmeti deformirajo. Napetost v materialu je sila, ki deluje na enoto njegove površine. Napor, ki ga izvaja telo pod napetostjo, je znan kot deformacija.

Deformacija predmeta nastane, ko deluje deformacijska sila. V predmetu se ustvari nasprotna sila, ki mu povrne prvotno obliko in velikost. Velikost in smer obnovitvene sile sta enaki velikosti in smeri delujoče deformacijske sile. Napetost je merilo te obnovitvene sile na enoto površine.

Izraz deformacija se nanaša na deformacijo telesa, ki jo povzroči stres. Ko je izravnano telo izpostavljeno obremenitvi, pride do deformacije. Predmet se lahko zaradi uporabljene deformacije zmanjša ali podaljša. Kot delna sprememba je deformacija lahko opredeljena kot povečanje prostornine, dolžine ali geometrije. Zaradi tega nima dimenzije.

Analizirate lahko ravninske napetosti za različne dvodimenzionalne strukture.

Kaj je ravninski stres?

Ravninska napetost je opredeljena kot napetostno stanje, pri katerem ne deluje nobena normalna napetost, 0, in nobena strižna napetost, Oyz in Orz, pravokotno na ravnino x-y.

Ravninska napetost se pojavi, kadar vse neničelne komponente napetosti ležijo v eni ravnini (tj. dvoosno napetostno stanje). Plastični deli s tankimi stenami pogosto trpijo zaradi tega napetostnega stanja, kjer σ3 <<<σ1, σ2. Le majhen del napetosti, ki delujejo vzporedno s površino, se razvije v smeri debeline.

Kaj je ravninska deformacija?

Ravninska deformacija je fizikalna deformacija telesa, ki nastane, ko se material premakne v smeri, ki je vzporedna z ravnino. Kovine so pri ravninski deformaciji nagnjene k napetostni koroziji.

Izraz "ravninska deformacija" se nanaša na dejstvo, da se deformacija lahko pojavi le v ravnini, kar pomeni, da se ne pojavi deformacija izven ravnine. V tem primeru robni pogoj preprečuje gibanje v smeri izven ravnine. Deformacija izven ravnine ni prisotna, ker je gibanje omejeno. Namesto tega bo zaradi fiksiranja gibanja nastala napetost.

Razlike med ravninsko napetostjo in deformacijo

Ravninska napetost in deformacija sta medsebojno povezani, saj je napetost enaka nastali deformaciji. Kljub temu se precej razlikujeta.

Pri uporabi ravninske napetosti lahko pride do deformacije v debelini elementa. Tako bo element pri raztezanju postal tanjši, pri stiskanju pa debelejši.

Po drugi strani pa med ravninsko deformacijo ne more priti do deformacij zunaj ravnine (debeline), saj so deformacije v celoti fiksirane. Tako se napetost kopiči v smeri zunaj ravnine, medtem ko plošča prevzame napetost v ravnini.

Poleg tega se obe analizi uporabljata precej različno.

Ravninska napetost je na splošno primerna za analizo elementov z relativno omejeno globino zunaj ravnine, kot so škatle ali težki valji. To analizo je običajno mogoče izvesti le s konstrukcijsko ali splošno programsko opremo FE in ne s programsko opremo za geotehnične analize.

Nasprotno se lahko ravninska deformacija uporablja za analizo presekov elementov s skoraj neskončno globino zunaj ravnine ali linearnih struktur, običajno tistih s konstantnim presekom, katerih dolžine lahko štejemo za skoraj neskončne v primerjavi z velikostjo njihovega preseka in pri katerih so spremembe dolžine pod obremenitvijo zanemarljive.

Tukaj je primerjalna tabela med ravninsko napetostjo in deformacijo:

Ravninska napetost VS deformacija.

Tukaj je majhen videoposnetek, ki razlaga pojma ravninske napetosti in ravninske deformacije.

Ravninska napetost in ravninska deformacija.

Kje se pojavlja letalski stres?

Ravninske napetosti se večinoma pojavljajo v dveh dimenzijah. Če za element, na katerega deluje napetost, štejemo ploščo, bo ta najverjetneje delovala na njeno površino.

Ali je ravninska napetost dvodimenzionalna ali tridimenzionalna?

Ravninska napetost je vedno dvodimenzionalni pogoj, saj že predpostavljamo, da je vrednost napetosti v katerikoli smeri enaka nič.

Kaj je največja ravninska napetost?

Obstajata dve vrednosti ravninske napetosti, in sicer:

• Največja obremenitev v ravnini je enaka 6,3 ksi
• Največja napetost zunaj ravnine je približno 10,2 ksi

Glede na te vrednosti je ravninska napetost zunaj ravnine večja od napetosti v ravnini.

Z metodo FEA lahko analizirate napetosti in deformacije za različne predmete.

Za kaj se uporabljajo pretvorbe napetosti?

Transformacija napetosti se običajno uporablja za določitev napetosti na drugače orientiranem elementu.

Ko je predmet nekje postavljen, doživi obremenitev zaradi različnih zunanjih dejavnikov zaradi delovanja več sil. Vrednost te obremenitve se spreminja po celotnem predmetu in različnih območjih koncentracije obremenitve. Vendar je ta obremenitev odvisna od referenčnega okvira tega predmeta.

S tehnikami analize transformacije napetosti lahko preprosto izmerite obremenitev, ki deluje na določeno telo.

Zaključna ugotovitev

• Napetost in deformacija sta pojava, ki ju preučujete in slišite, če ste povezani s področjem mehanike trdnih teles. Vsak predmet, bodisi dvodimenzionalen ali tridimenzionalen, doživlja ti dve sili. Obe sta medsebojno povezani.
• Pojem ravninske napetosti je zgolj približek, ki temelji na matematiki, medtem ko je ravninska deformacija fizikalno izražena v obliki svojih komponent.
• Ravninsko napetostno analizo lahko uporabite za tanek predmet z omejeno globino, za razliko od ravninske deformacije, ki analizira predmete z neskončno globino.
• Pri ravnovesni napetosti je napetost vzdolž ene komponente vedno enaka nič. Po drugi strani pri ravnovesni deformaciji velja, da je deformacija v eni smeri enaka nič.
• Ravninska napetost povzroča deformacije izven ravnine, medtem ko ravninska deformacija ne dopušča deformacij izven ravnine.

Sorodni članki

2 Pi r & amp; Pi r v kvadratu: kakšna je razlika?

Kakšna je razlika med vektorji in tenzorji? (razloženo)

Kakšna je razlika med pravokotnimi, normalnimi in pravokotnimi vektorji? (razloženo)