Stres (mekanik)
| Stres | |
|---|---|
 Plastik bir iletki içindeki artık gerilmeler, polarize ışıkla ortaya çıkar. | |
Ortak semboller | σ |
| SI birimi | Pascal |
Diğer birimler | lbf bölü inç kare ( lbf/in2 ) psi, bar |
| SI temel birimler | Pa = kg⋅m−1⋅s−2 |
| SI Boyut | M L−1 T−2 |
Süreklilik mekaniğinde, stres, sürekli bir malzemenin komşu parçacıklarının birbirine uyguladığı iç kuvvetleri ifade eden fiziksel bir miktardır, gerginlik ise fiziksel bir miktar olmayan malzemenin deformasyonunun ölçüsüdür. Örneğin, katı bir dikey çubuk havai ağırlığı desteklediğinde, çubuktaki her parçacık hemen altındaki parçacıkları iter. Bir sıvı basınç altında kapalı bir kapta olduğunda, her bir parçacık çevredeki tüm parçacıklar tarafından itilir. Konteyner duvarları ve basıncı indükleyen yüzey (piston gibi) (Newtonian) reaksiyonunda bunlara karşı iter. Bu makroskopik kuvvetler aslında çok sayıda moleküller arası kuvvetin ve bu moleküllerdeki parçacıklar arasındaki çarpışmaların net sonucudur. Stres genellikle küçük harfli Yunan harfi sigma (σ) ile temsil edilir.
Bir malzemenin içindeki gerilme, dış kuvvetler tarafından dökme malzemeye (yerçekimi gibi) veya yüzeyine (temas kuvvetleri, dış basınç veya sürtünme gibi) uygulanan stres gibi çeşitli mekanizmalardan kaynaklanabilir. Katı bir materyalin herhangi bir zorlanma (deformasyonu), bir yayın reaksiyon kuvvetine benzer şekilde, materyali orijinal deforme olmayan durumuna geri döndürme eğilimi gösteren bir iç elastik gerilim oluşturur. Sıvılarda ve gazlarda, sadece hacmi değiştiren deformasyonlar kalıcı elastik stres oluşturur. Bununla birlikte, deformasyon zamanla kademeli olarak değişirse, sıvılarda bile, genellikle bu değişime karşı çıkan viskoz bir stres olacaktır. Elastik ve viskoz gerilmeler genellikle mekanik gerilme adı altında birleştirilir.
Deformasyon önemsiz veya yokken bile önemli stres mevcut olabilir (su akışını modellerken ortak bir varsayım). Dış kuvvetlerin yokluğunda stres olabilir; bu tür yerleşik stres, örneğin, öngerilmeli beton ve temperli camda önemlidir. Net kuvvet uygulanmadan bir malzemeye, örneğin sıcaklık veya kimyasal bileşimdeki değişiklikler veya harici elektromanyetik alanlar (piezoelektrik ve manyetostriktif materyallerde olduğu gibi) yoluyla da baskı uygulanabilir.
Mekanik stres, deformasyon ve deformasyon değişim hızı arasındaki ilişki oldukça karmaşık olabilir, ancak miktarlar yeterince küçükse pratikte doğrusal bir yaklaşım yeterli olabilir. Malzemenin belirli mukavemet sınırlarını aşan gerilim, kalıcı deformasyona (plastik akış, kırık, kavitasyon gibi) veya hatta kristal yapısını ve kimyasal bileşimini değiştirecektir.
Bazı mühendislik dallarında, stres terimi zaman zaman daha gevşek bir anlamda "iç güç" ün eş anlamlısı olarak kullanılır. Örneğin, kafes kirişlerin analizinde, kuvvetin enine kesit alanına bölünmesinden ziyade, bir kirişe etki eden toplam çekiş veya sıkıştırma kuvvetini ifade edebilir.
Tarihçe
Eski zamanlardan beri insanlar bilinçli olarak malzemelerin içindeki stresin farkındalar. 17. yüzyıla kadar, stres anlayışı büyük ölçüde sezgisel ve ampirikti; yine de, kompozit yay ve cam üfleme gibi şaşırtıcı derecede sofistike bir teknoloji ile sonuçlandı.
Özellikle birkaç bin yıl boyunca, mimarlar ve inşaatçılar, dikkatlice şekillendirilmiş ahşap kirişlerin nasıl bir araya getirileceğini ve taş bloklar, sütun başı, kemerler, kupolar, makaslar ve Gotik katedrallerin uçan payandaları gibi ustaca cihazlarla strese en etkili şekilde dayanmak, iletmek ve dağıtmak için inşa ettiler.
Eski ve ortaçağ mimarları, uygun boyutlarda sütun ve kirişlerin hesaplanması için bazı geometrik yöntemler ve basit formüller geliştirdiler, ancak stresin bilimsel olarak anlaşılması ancak 17. ve 18. yüzyıllarda gerekli araçlar icat edildikten sonra mümkün oldu: Galileo Galilei'nin titiz deneysel yöntemi, René Descartes'ın koordinatları ve analitik geometrisi ve Newton'un hareket yasaları ve sonsuzluk kalkülüsü ve dengesi gibi. Bu araçlarla Augustin-Louis Cauchy, homojen bir ortamda stres için ilk titiz ve genel matematiksel modeli verebildi. Cauchy, hayali bir yüzey üzerindeki kuvvetin normal vektörünün doğrusal bir fonksiyonu olduğunu gözlemledi; ve ayrıca, simetrik bir fonksiyon olması gerekir (toplam momentumun sıfır olduğu). Sıvılarda stresin anlaşılması, paralel laminer akışta sürtünme kuvvetleri (kesme gerilimi) için farklı bir formül sağlayan Newton ile başladı.
Genel bakış
Tanım
Stres, sınırın tüm yönelimleri için, bu sınırın birim alanı başına "küçük" bir sınır üzerindeki kuvvet olarak tanımlanır. Temel bir fiziksel miktardan (kuvvet) ve tamamen geometrik bir miktardan (alan) türetilmiş olan stres, aynı zamanda hız, tork veya enerji gibi ölçülebilen temel bir miktardır. malzemenin niteliği veya fiziksel nedenleri açıkça dikkate alınmadan analiz edilir.
Sürekli ortamlar mekaniğinin temel özelliklerini takiben, stres makroskopik bir kavramdır. Yani, tanımında ve analizinde dikkate alınan parçacıklar, bileşim ve durumda homojen olarak işlem görecek kadar küçük olmalı, ancak yine de kuantum etkilerini ve moleküllerin ayrıntılı hareketlerini göz ardı edecek kadar büyük olmalıdır. Böylece, iki parçacık arasındaki kuvvet aslında molekülleri arasındaki çok sayıda atom kuvvetinin ortalamasıdır; ve kütle, hız ve yerçekimi gibi üç boyutlu cisimlerin büyük kısmı boyunca hareket eden kuvvetler gibi fiziksel niceliklerin, üzerlerine düzgün bir şekilde dağıldığı varsayılmaktadır. Bağlama bağlı olarak, taneciklerin, metal bir çubuğun taneleri veya bir odun parçasının lifleri gibi diğer mikroskopik özelliklerin ortalamasını almaya yetecek kadar büyük olduğu varsayılabilir.
Kantitatif olarak, stres malzemenin bitişik kısımları arasında hayali bir ayırma yüzeyi S'nin S alanına bölünmesiyle çekiş kuvveti F olarak tanımlanan Cauchy çekiş vektörü T ile ifade edilir. Hareketsiz bir akışkanda kuvvet yüzeye diktir ve bilinen basınçtır. Bir katıda veya yapışkan bir akışta, F kuvveti S'ye dik olmayabilir; bu nedenle bir yüzeydeki stres, skaler değil bir vektör miktarı olarak kabul edilmelidir. Ayrıca, yön ve büyüklük genellikle S'nin yönüne bağlıdır. Dolayısıyla, malzemenin gerilme durumu (Cauchy) gerilme tensörü denilen bir tensör ile tanımlanmalıdır; bu, bir S yüzeyinin normal vektörünü n, S üzerindeki T stresiyle ilişkilendiren doğrusal bir işlevdir. Seçilen herhangi bir koordinat sistemine göre, Cauchy gerilme tensörü 3×3 gerçek sayıların simetrik bir matrisi olarak temsil edilebilir. Homojen bir gövde içinde bile, stres tensörü bir yerden bir yere değişebilir ve zamanla değişebilir; bu nedenle, bir malzeme içindeki stres genel olarak zamanla değişen bir tensör alanıdır.
Normal ve kayma gerilmesi
Genel olarak, bir partikülün (P) bir yüzey (S) boyunca başka bir partikül (Q) üzerine uyguladığı gerilim T, S'ye göre herhangi bir yöne sahip olabilir. T vektörü iki bileşenin toplamı olarak kabul edilebilir: yüzeye dik olan normal gerilme (sıkıştırma veya gerilme) ve yüzeye paralel olan kesme gerilimi gibi.
Yüzeyin normal birim vektörünün (Q'dan P'ye doğru işaret ettiği) sabit olduğu varsayılırsa, normal bileşen tek bir sayı, nokta ürün T · n ile ifade edilebilir. P, Q (çekme gerilimi) üzerine "çekiyorsa" bu sayı pozitif ve P, Q'ya (sıkıştırma gerilimi) karşı "itiyorsa" pozitif olacaktır ve P, Q'ya (sıkıştırma gerilimi) karşı "itiyorsa" negatiftir. Bu durumda kesme bileşeni, T - (T · n) n vektörüdür.
Birimler
Stresin boyutu basınçtır ve bu nedenle koordinatları genellikle basınçla aynı birimlerde ölçülür: Uluslararası Sistemdeki paskallar (Pa, yani metrekare başına newton) veya inç kare başına pound (psi) İmparatorluk sisteminde kullanılır. Mekanik gerilmeler bir milyon Paskal'ı kolayca aştığı için, megapaskal anlamına gelen MPa, yaygın bir stres birimidir.
Nedenleri ve etkileri
Maddi bir cisimdeki stres, dış etkiler ve iç fiziksel süreçler de dahil olmak üzere birçok fiziksel nedene bağlı olabilir. Bu ajanların bazıları (yerçekimi, sıcaklık ve fazdaki değişiklikler ve elektromanyetik alanlar gibi), malzeme kütlesi üzerinde hareket eder, pozisyon ve zamanla sürekli değişir. Diğer maddeler (harici yükler ve sürtünme, ortam basıncı ve temas kuvvetleri gibi) belirli yüzeyler, çizgiler veya noktalar üzerinde yoğunlaşan gerilmeler muhtemelen de çok kısa zaman aralıklarında kuvvetler oluşturabilir; (çarpışmalara bağlı darbelerde olduğu gibi). Aktif maddede, mikroskobik partiküllerin kendiliğinden tahriki makroskopik stres profilleri oluşturur. Genel olarak, bir vücuttaki stres dağılımı, uzayın ve zamanın parçalı sürekli bir fonksiyonu olarak ifade edilir.
Tersine, stres genellikle malzeme üzerinde çeşitli etkilerle ilişkilidir, muhtemelen çift kırılma, polarizasyon ve geçirgenlik gibi fiziksel özelliklerde değişiklikler. Harici bir etken tarafından stresin uygulanması, algılanamayacak kadar küçük olsa bile, genellikle malzemede bir miktar gerilme (deformasyon) oluşturur. Katı bir malzemede, bu tür bir gerilme, gerilmiş bir yayın reaksiyon kuvvetine benzer bir şekilde, malzemeyi orijinal deforme olmayan durumuna geri döndürme eğiliminde olan bir iç elastik stres yaratacaktır. Sıvı maddeler (sıvılar, gazlar ve plazmalar) tanım gereği sadece hacimlerini değiştirecek deformasyonlara karşı çıkabilir. Bununla birlikte, deformasyon zamanla değişiyorsa, sıvılarda bile, genellikle bu değişime karşı çıkan bazı viskoz stresler olacaktır. Bu gerilimler doğada ya makaslama ya da normal olabilir. Akışkanlardaki kayma gerilmelerinin moleküler orijini viskozite makalesinde verilmiştir. Normal viskoz stresler için aynı şey Sharma'da (2019) bulunabilir.
Stres ve etkileri ve deformasyon ve deformasyon değişim hızı dahil nedenleri arasındaki ilişki oldukça karmaşık olabilir (ancak miktarlar yeterince küçükse pratikte doğrusal bir yaklaşım yeterli olabilir). Malzemenin belirli mukavemet sınırlarını aşan gerilim, kalıcı deformasyona (plastik akış, kırık, kavitasyon gibi) veya hatta kristal yapısını ve kimyasal bileşimini değiştirecektir.
Basit stres
Bazı durumlarda, bir cisimdeki stres, tek bir sayı veya tek bir vektör (bir sayı ve bir yön) ile yeterince tanımlanabilir. Mühendislik tasarımında sıklıkla karşılaşılan bu tür üç basit stres durumu, tek eksenli normal stres, basit kesme gerilimi ve izotropik normal strestir.
Tek eksenli normal stres
Basit bir gerilme paterni ile ortak bir durum, muntazam malzeme ve enine kesite sahip düz bir çubuğun ekseni boyunca büyüklüğünün zıt kuvvetleri tarafından gerilmeye maruz kalmasıdır. Sistem dengedeyse ve zamanla değişmiyorsa ve çubuğun ağırlığı ihmal edilebilirse, daha sonra çubuğun her enine bölümü boyunca üst kısım alt kısmı aynı kuvvetle, F tam kesit alanı A boyunca süreklilikle çekmelidir. Bu nedenle, çubuk boyunca, herhangi bir yatay yüzey boyunca σ gerilimi, basitçe bu kuvvetlerin büyüklüğü, F ve enine kesit alanı, A ile hesaplanan tekli σ sayısı ile ifade edilebilir.
![{\displaystyle F}](data:image/svg+xml; charset=utf-8; profile="https://www.mediawiki.org/wiki/Specs/SVG/1.0.0";base64,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)
![{\displaystyle \sigma ={\frac {F}{A}}}](data:image/svg+xml; charset=utf-8; profile="https://www.mediawiki.org/wiki/Specs/SVG/1.0.0";base64,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)
Bu tip stres (basit) normal stres veya tek eksenli stres olarak adlandırılabilir; spesifik olarak (tek eksenli, basit, vb.) çekme gerilmesi. Eğer yük germe yerine çubuk üzerinde sıkıştırma ise, analiz F kuvveti ve gerilim değişim işareti dışındadır ve gerilime sıkıştırma gerilimi denir.
![{\displaystyle \sigma }](data:image/svg+xml; charset=utf-8; profile="https://www.mediawiki.org/wiki/Specs/SVG/1.0.0";base64,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)
Bu analiz, stresin tüm kesit boyunca eşit olarak dağıldığını varsayar. Uygulamada, çubuğun uçlara nasıl bağlandığına ve nasıl üretildiğine bağlı olarak, bu varsayım geçerli olmayabilir. Bu durumda, σ = F/A değeri sadece mühendislik stresi veya nominal gerilim olarak adlandırılan ortalama stres olacaktır. Bununla birlikte, çubuğun uzunluğu L, çapının D katının çok katı ise ve brüt kusurları veya yerleşik gerilimi yoksa, gerilmenin D'den birkaç kat daha fazla olan herhangi bir kesit üzerinde eşit olarak dağıtıldığı varsayılabilir. (Bu gözlem, Saint-Venant ilkesi olarak bilinir).
Normal stres, eksenel gerginlik ve kompresyonun yanı sıra diğer birçok durumda ortaya çıkar. Düzgün ve simetrik enine kesite sahip elastik bir çubuk simetri düzlemlerinden birinde bükülürse, ortaya çıkan bükülme stresi hala normal olacaktır (enine kesite dik), ancak enine kesite göre değişecektir: dış kısım çekme gerilimi altındayken iç kısım sıkıştırılacaktır. Normal stresin başka bir varyantı, silindirik bir borunun veya basınçlı sıvı ile doldurulmuş kabın duvarlarında meydana gelen halka gerilmesidir.
Basit kesme gerilimi
Başka bir basit tipte stres, tabakaya paralel kuvvetlerle zıt yönlerde çekilen iki sert gövdeye tutkal veya kauçuk gibi homojen kalınlıkta elastik bir malzeme tabakası sıkıca tutturulduğunda oluşur; veya yumuşak bir metal çubuğun makas benzeri bir aletin çeneleri tarafından kesilen bir bölümü gibi. F bu kuvvetlerin büyüklüğü olsun, M de o katmanın orta düzlemi olsun. Tıpkı normal gerilme durumunda olduğu gibi, M'nin bir tarafındaki tabakanın bir kısmı diğer parçayı aynı kuvvet F ile çekmelidir. Kuvvetlerin yönünün bilindiği varsayıldığında, M üzerindeki gerilim, basitçe bu kuvvetlerin büyüklüğü, F ve enine kesit alanı, A ile hesaplanan tek sayı τ ile ifade edilebilir.
![{\displaystyle \tau ={\frac {F}{A}}}](data:image/svg+xml; charset=utf-8; profile="https://www.mediawiki.org/wiki/Specs/SVG/1.0.0";base64,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)
Eksenel yüklü bir çubuk durumunda olduğu gibi, uygulamada kesme gerilimi tabaka üzerinde eşit olarak dağılmayabilir; dolayısıyla, daha önce olduğu gibi, F/A oranı sadece ortalama ("nominal", "mühendislik") bir stres olacaktır. Bununla birlikte, bu ortalama genellikle pratik amaçlar için yeterlidir. Kesme gerilimi, şaft gibi silindirik bir çubuk uçlarında zıt torklara maruz kaldığında da gözlenir. Bu durumda, her bir enine kesitteki kesme gerilimi enine kesite paraleldir, ancak eksene göre teğetsel olarak yönlendirilir ve eksene olan mesafeyle artar. Uç plakaları ("flanşlar") sınırlayan ağ nedeniyle, bükme yükleri altında I-kirişlerinin orta plakasında ("ağ") önemli kayma gerilimi meydana gelir.
İzotropik stres
Başka bir basit stres türü, malzeme gövdesi her yönde eşit sıkıştırma veya gerilim altında olduğunda ortaya çıkar. Bu, örneğin bir kapta veya daha büyük bir sıvı kütlesinin bir parçası olarak, dinlenme halindeki sıvı veya gazın bir bölümünde söz konusudur; veya altı yüzün hepsine eşit dikey kuvvetlerle bastırılan veya çekilen bir elastik malzeme küpünün içinde - her iki durumda da, malzemenin homojen olması, yerleşik stres olmadan ve yerçekimi ve diğer dış kuvvetlerin etkisi ihmal edilebilir.
Bu durumlarda, herhangi bir hayali iç yüzey üzerindeki stres, büyüklükte eşittir ve her zaman yüzeyin yönünden bağımsız olarak yüzeye dikey olarak yönlendirilir. Bu tip stres, izotropik normal veya sadece izotropik olarak adlandırılabilir; sıkıştırıcı ise, hidrostatik basınç veya sadece basınç olarak adlandırılır. Gazlar tanım gereği gerilm gerilmelerine dayanamaz, ancak bazı sıvılar bazı durumlarda şaşırtıcı derecede büyük miktarlarda izotropik gerilm gerilmesine dayanabilir. bkz. Z-tüpü.
Silindir gerilmeleri
Tekerlekler, akslar, borular ve sütunlar gibi dönme simetrisine sahip parçalar mühendislikte çok yaygındır. Genellikle bu tür parçalarda meydana gelen stres paternleri dönme veya hatta silindirik simetriye sahiptir. Bu tür silindir gerilmelerinin analizi, alanın ve / veya gerilme tensörünün boyutunu azaltmak için simetriden yararlanabilir.
Kaynak
{{#seo:
|title=Bilgibank'a Hoşgeldiniz
|title_mode=append
|keywords=Stres (mekanik),Gerilim fizik,Silindir gerilmeleri,İzotropik stres,Basit kesme gerilimi
|description=Stres,mekanik,gerilim,fizik
|image=Cmec stress defn f02 t6.png
|image_alt=Bir yüzey elemanı (sarı disk) üzerindeki gerilim, bir taraftaki malzemenin (üst top) diğer taraftaki (alt top) malzemeye, yüzeyin alanına bölünmesiyle oluşan kuvvettir.
}}