หากคุณพิจารณากาล-อวกาศ โลกรอบตัวคุณก็เป็นสามมิติ หรืออาจจะเป็นสี่มิติก็ได้ ถึงกระนั้นก็ตาม การประมาณแบบ 2 มิติมักใช้ในการวิเคราะห์ทางวิศวกรรมเพื่อประหยัดในการสร้างแบบจำลองและการคำนวณ

แนวคิดเรื่องความเค้นและความเครียดของระนาบเป็นสิ่งที่คุณได้ยินตลอดเวลาในการวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัดและกลศาสตร์ของแข็งโดยทั่วไป แต่สิ่งที่ หมายความว่าอย่างไร

ความแตกต่างหลักระหว่างความเค้นระนาบและความเครียดระนาบคือ ตามแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ความเค้นระนาบไม่สามารถมีอยู่จริงได้ ในขณะที่ความเค้นระนาบสามารถมีอยู่ในความเป็นจริง

ปัญหาความเค้นในระนาบจะไม่สนใจความแปรผันของความเค้นทั่วความหนา โดยพื้นฐานแล้ว ความเค้นระนาบเป็นการประมาณทางคณิตศาสตร์ ในขณะที่ความเครียดระนาบเป็นเงื่อนไขที่เกิดขึ้นจริงในส่วนประกอบต่างๆ

ยิ่งไปกว่านั้น วิธีความเค้นระนาบยังใช้กับวัตถุที่บางมาก ในกรณีนี้ ความเค้นในทิศทางนอกระนาบจะถือว่าเป็นศูนย์ ความเค้นมีอยู่เฉพาะในระนาบเท่านั้น

ในทางตรงกันข้าม วิธีความเครียดในระนาบใช้สำหรับวัตถุหนา สมมติว่าความเครียดทั้งหมดในทิศทางนอกระนาบมีค่าเท่ากับศูนย์และมีอยู่เฉพาะในระนาบเท่านั้น

มาหารือเกี่ยวกับแนวคิดเหล่านี้โดยละเอียด

การวิเคราะห์ความเค้นระนาบเป็นส่วนสำคัญของ FEA

ความเค้นและความเครียดหมายถึงอะไร

ความเครียดและความเค้นเป็นคำศัพท์สองคำที่ใช้ในวิชาฟิสิกส์เพื่ออธิบายแรงที่ทำให้วัตถุเสียรูป กความเค้นของวัสดุคือแรงที่กระทำต่อหน่วยพื้นที่ ความพยายามที่ร่างกายกระทำภายใต้ความเครียดเรียกว่าความเครียด

การเสียรูปของวัตถุเกิดขึ้นเมื่อใช้แรงเปลี่ยนรูป แรงต่อต้านจะถูกสร้างขึ้นภายในวัตถุเพื่อให้วัตถุกลับคืนสู่รูปร่างและขนาดเดิม ขนาดและทิศทางของแรงคืนสภาพจะเท่ากับแรงเปลี่ยนรูปที่ใช้ ความเครียดคือการวัดแรงฟื้นฟูนี้ต่อหน่วยพื้นที่

คำว่าความเครียดหมายถึงความผิดปกติของร่างกายที่เกิดจากความเครียด เมื่อร่างกายสมดุลอยู่ภายใต้ความเครียด ความเครียดจะเกิดขึ้น วัตถุสามารถลดขนาดหรือยืดออกได้เนื่องจากความเค้นที่ใช้ ในการเปลี่ยนแปลงเศษส่วน ความเครียดสามารถกำหนดเป็นการเพิ่มปริมาตร ความยาว หรือรูปทรงเรขาคณิต เป็นผลให้มันไม่มีมิติ

คุณสามารถวิเคราะห์ความเค้นระนาบสำหรับโครงสร้างสองมิติต่างๆ ได้

ความเค้นระนาบคืออะไร

ความเค้นระนาบถูกกำหนดให้เป็นสภาวะของความเค้นที่ไม่มีความเค้นปกติ, 0, และไม่มีความเครียดเฉือน, Oyz และ Orz, ถูกกระทำในแนวตั้งฉากกับระนาบ x-y

ความเค้นในแนวระนาบเกิดขึ้นเมื่อส่วนประกอบความเค้นที่ไม่ใช่ศูนย์ทั้งหมดอยู่ในระนาบเดียว (เช่น สภาวะความเค้นแบบแกนคู่) ชิ้นส่วนพลาสติกที่มีผนังบางมักจะประสบกับสภาวะความเครียดนี้ โดยที่ σ3 <<< σ1, σ2. มีความหนาเพียงเล็กน้อยของความเค้นที่ขนานกับพื้นผิวทิศทาง

Plane Strain คืออะไร?

ความเครียดระนาบคือการเสียรูปทางกายภาพของร่างกายที่เกิดขึ้นเมื่อวัสดุถูกแทนที่ในทิศทางที่ขนานกับระนาบ โลหะมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนจากความเค้นเมื่อเกิดความเครียดในระนาบ

คำว่า "ความเครียดในระนาบ" หมายถึงข้อเท็จจริงที่ว่าความเครียดสามารถเกิดขึ้นได้ในระนาบเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าไม่มีความเครียดนอกระนาบ จะเกิดขึ้น ในกรณีนี้ เงื่อนไขขอบเขตป้องกันการเคลื่อนที่ในทิศทางนอกระนาบ ไม่มีความเครียดนอกระนาบเนื่องจากการเคลื่อนไหวถูกยับยั้ง ความเค้นจะถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนไหวที่คงที่

ความแตกต่างระหว่างความเค้นระนาบและความเครียด

ความเค้นระนาบและความเค้นมีความเกี่ยวข้องสัมพันธ์กันเนื่องจากความเค้นเท่ากับความเค้นที่เกิดขึ้น ถึงกระนั้นก็มีความแตกต่างกันเล็กน้อย

เมื่อใช้ความเค้นในระนาบ ความเค้นสามารถเกิดขึ้นได้ในความหนาขององค์ประกอบ ดังนั้น ชิ้นส่วนจะบางลงเมื่อยืดออก และจะหนาขึ้นเมื่อบีบอัด

ในทางกลับกัน ระหว่างระนาบความเครียด การเสียรูปนอกระนาบ (ความหนา) จะไม่เกิดขึ้นเนื่องจากการเสียรูป ได้รับการแก้ไขอย่างเต็มที่ ด้วยวิธีนี้ ความเครียดจะก่อตัวขึ้นในทิศทางนอกระนาบในขณะที่จานรับความเค้นในระนาบ

นอกเหนือจากนี้ การวิเคราะห์ทั้งสองนี้มีการใช้งานที่แตกต่างกันพอสมควร

ความเค้นระนาบโดยทั่วไปเหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบที่มีความลึกค่อนข้างจำกัดนอกระนาบ เช่น กล่องหรือกระบอกสูบหนัก โดยปกติจะทำการวิเคราะห์ได้โดยใช้ซอฟต์แวร์ FE โครงสร้างหรือซอฟต์แวร์ทั่วไปเท่านั้น ไม่ใช่ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์ทางธรณีเทคนิค

ในทางตรงกันข้าม ความเครียดระนาบสามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์ภาคตัดขวางขององค์ประกอบที่มีความลึกเกือบเป็นอนันต์ ของโครงสร้างระนาบหรือเชิงเส้น โดยปกติจะเป็นโครงสร้างที่มีหน้าตัดคงที่ โดยมีความยาวที่ถือว่าแทบไม่สิ้นสุดเมื่อเทียบกับขนาดหน้าตัด และมีความยาวเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยภายใต้น้ำหนักบรรทุก

นี่คือตารางการเปรียบเทียบ ระหว่างความเครียดระนาบและความเครียดสำหรับคุณ:

ความเครียดระนาบ VS ความเครียด

นี่คือคลิปวิดีโอขนาดเล็กที่อธิบายแนวคิดของความเค้นระนาบและความเครียดระนาบ

ความเค้นระนาบและระนาบความเครียด

ความเครียดระนาบเกิดขึ้นที่ไหน?

สภาวะความเค้นระนาบส่วนใหญ่เกิดขึ้นในสองมิติ หากคุณพิจารณาว่าจานเป็นองค์ประกอบที่ใช้ความเค้น มันอาจจะกระทำกับพื้นผิวของมัน

ความเค้นระนาบเป็นแบบสองมิติหรือสามมิติ?

ความเค้นระนาบเป็นเงื่อนไขสองมิติเสมอ เนื่องจากคุณถือว่าค่าความเค้นในทิศทางใดทิศทางหนึ่งเป็นศูนย์อยู่แล้ว

ความเค้นระนาบสูงสุดคืออะไร

ค่าความเค้นระนาบมีค่าอยู่ 2 ค่า ได้แก่:

• ค่าความเค้นสูงสุดในระนาบเท่ากับ 6.3 ksi
• ค่าความเค้นสูงสุดในระนาบ ความเค้นของระนาบมีค่าประมาณ 10.2 ksi

ตามค่าเหล่านี้ ความเค้นนอกระนาบจะมากกว่าความเค้นในระนาบ

คุณสามารถใช้ FEA เพื่อวิเคราะห์ความเครียดและความเครียดสำหรับวัตถุต่างๆ

การแปลงความเครียดใช้สำหรับอะไร

โดยทั่วไปจะใช้การแปลงความเค้นเพื่อกำหนดความเค้นขององค์ประกอบที่มีทิศทางแตกต่างกัน

เมื่อวางวัตถุไว้ที่ใดที่หนึ่ง วัตถุจะประสบกับความเครียดจากปัจจัยภายนอกต่างๆ อันเนื่องมาจากการกระทำของแรงหลายแรง ค่าของความเค้นนี้แตกต่างกันไปทั่วทั้งวัตถุและบริเวณต่างๆ ของความเข้มข้นของความเค้น อย่างไรก็ตาม ความเค้นนี้ขึ้นอยู่กับกรอบอ้างอิงของวัตถุนั้น

การใช้เทคนิคการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงความเค้น คุณสามารถวัดความเค้นที่กระทำกับเนื้อความที่กำหนดได้อย่างง่ายดาย

สรุปประเด็นสุดท้าย

• ความเครียดและความเครียดเป็นทั้งปรากฏการณ์ที่คุณศึกษาและได้ยินหากคุณเกี่ยวข้องกับสาขาของกลศาสตร์ของแข็ง วัตถุทุกชนิดไม่ว่าจะสองมิติหรือสามมิติจะประสบกับแรงทั้งสองนี้ ทั้งคู่มีความสัมพันธ์กัน
• แนวคิดของความเค้นระนาบเป็นเพียงการประมาณตามหลักคณิตศาสตร์ ในขณะที่ความเค้นระนาบออกจากร่างกายในแง่ของส่วนประกอบต่างๆ
• คุณสามารถใช้การวิเคราะห์ความเค้นระนาบสำหรับ วัตถุบางๆ ที่มีความลึกจำกัด ซึ่งแตกต่างจากความเครียดในระนาบ ซึ่งจะวิเคราะห์วัตถุที่มีความลึกไม่สิ้นสุด
• ความเครียดในระนาบ ความเค้นตามส่วนประกอบหนึ่งจะเป็นศูนย์เสมอ ในทางกลับกัน ความเค้นระนาบจะถือว่าความเค้นในทิศทางเดียวเป็นศูนย์
• ความเค้นในระนาบทำให้เกิดการผิดรูปนอกระนาบ ในขณะที่ความเครียดในระนาบไม่อนุญาตให้มีการเสียรูปนอกระนาบใดๆ

บทความที่เกี่ยวข้อง

2 Pi r & Pi r Squared: อะไรคือความแตกต่าง?

ความแตกต่างระหว่างเวกเตอร์และเทนเซอร์คืออะไร? (อธิบาย)

อะไรคือความแตกต่างระหว่างมุมฉาก แบบปกติ และแนวตั้งฉากเมื่อจัดการกับเวกเตอร์ (อธิบาย)