فهم الإجهاد والإجهاد: شرح العلاقة بينهما

1. ما هو الإجهاد؟ ما هو الإجهاد الجزئي؟ ما هي وحدة الإجهاد؟

أولاً، غالبية صناعة مراقبة السلامة هي قياس تشوه الهيكل الذي يتم اختباره. قد يتسبب التشوه المفرط في وقوع حوادث.

على سبيل المثال، التشققات في الهياكل، والغرق، والإزاحة بين الهيكل ومرجع ثابت، هذه تشوهات كبيرة يمكن رؤيتها بالعين المجردة، ويمكن قياسها بالمليمترات باستخدام مقاييس مثل مقاييس التشقق، والمستويات الساكنة، ومقاييس الإزاحة.

ولكن كيف يمكن تمثيل التشوه الصغير الناجم عن الانضغاط داخل الهيكل الذي يتم اختباره أو الانحناء خارج الجسم على شكل شعاع؟

الجواب هو الإجهاد.

لنفترض أن طول هيكل طوله L يتعرض للتشوه تحت الإجهاد ويتغير طوله إلى L'، فإن التغير في طوله ΔL = L' - L، والإجهاد ε هو نسبة التغير في الطول ΔL إلى الطول الأصلي L، وتكون المعادلة كالتالي:

إذن، ما هي وحدة الإجهاد؟

وكما يتضح من الصيغة، فإن الإجهاد هو نسبة وهو بلا أبعاد، ما يعني أنه ليس له وحدة.

إذن، ما هو الإجهاد المجهري؟

نظرًا لأن ΔL صغير جدًا، وعادةً ما يكون في نطاق الميكرون، فإن قيمة الإجهاد المحسوبة صغيرة جدًا، مع العديد من المنازل العشرية، مما يجعلها غير ملائمة للعرض والعرض، لذلك تم إدخال الترميز العلمي 10-6، الذي يسمى الإجهاد المجهري με، والذي يمكن فهمه على أن وحدة الإجهاد المجهري هي 10-6، ونطاق قياس مقياس الإجهاد لدينا هو ± 1500 ميكروستراينات، موجب يشير إلى التمدد، وسالب يشير إلى الانضغاط.

2. ما هو الإجهاد؟ ما العلاقة بين الإجهاد والإجهاد؟ كيف يحسب الإجهاد بحساب الإجهاد؟

الإجهاد هو تشوه صغير داخل الهيكل الذي يتم اختباره، فلماذا يتشوه؟ لأنه يتعرض لقوة خارجية.

إذا أخذنا ركيزة الجسر كمثال، إذا سارت شاحنة محملة بالكامل على الجسر، فإن الرصيف سيتحمل ضغطًا إضافيًا وينتج ضغطًا وإجهادًا انضغاطيًا، بينما ينتج الرصيف قوة داخلية لمقاومة القوة الخارجية والتغلب على التشوه.

هذه القوة الداخلية هي الإجهاد. ويُعرَّف الإجهاد بأنه القوة لكل وحدة مساحة، وهو في الواقع ضغط، بوحدة MPa.

إذن، ما هي العلاقة بين متغير الإجهاد والتغير في الإجهاد الذي يتم تحمله؟ يرجى الاطلاع على الصيغة الحسابية:

في المعادلة، يمثل σ الإجهاد، وE هو معامل مرونة المادة التي يتم اختبارها، والمعروف أيضًا باسم معامل يونج، وهو كمية فيزيائية تصف مرونة المادة.

ويمكن النظر إليها على أنها قدرة المادة على مقاومة التشوه (الصلابة)، ومن منظور دقيق، فهي قوة الرابطة بين الذرات والجزيئات.

مادتان لهما نفس التشوه (نفس قيمة الإجهاد)، فإن المادة ذات المقاومة الأعلى للتشوه (معامل مرونة أكبر) ستتحمل إجهادًا أكبر.

على سبيل المثال، التوفو والكتلة الحديدية من نفس الحجم، إذا كان ارتفاعهما مضغوطًا بمقدار 1 مم، فإن الأول يحتاج فقط إلى الضغط عليه برفق باليد، بينما يجب مساعدة الثاني بأداة.

يمكن العثور على معامل المرونة للمواد الهندسية الشائعة في الجداول، مثل معامل المرونة للخرسانة C30 هو 30000MPa (1N/mm)² = 1 ميجا باسكال)، و معامل مرونة الفولاذ الكربوني هو 206 جيجا باسكال.

يجب اعتماد معامل المرونة Ec للخرسانة تحت الضغط والشد وفقًا للجدول 4.1.5.

يمكن اعتماد معامل تشوه القص Gc للخرسانة عند 40% من قيمة معامل المرونة المقابلة.

يمكن اعتماد نسبة بواسون Vc للخرسانة عند 0.2.

الجدول4.15 معامل مرونة الخرسانة (×10⁴ن/ملم²).

ملاحظة:

1. عند توفر بيانات اختبار موثوق بها، يمكن تحديد معامل المرونة بناءً على البيانات الفعلية المقاسة;

2. عند إضافة كمية كبيرة من المضافات المعدنية إلى الخرسانة، يمكن تحديد معامل المرونة بناءً على البيانات الفعلية المقاسة وفقًا للعمر المحدد.

الجدول 1.1-13 معامل المرونة ونسبة بواسون للمواد شائعة الاستخدام

في النهاية، عندما يتعذر قياس الإجهادات الداخلية بشكل مباشر، يمكن حساب الإجهاد عن طريق قياس الانفعال ثم ضربه في معامل إيلا المادة