Συμπιεστικό άγχος και είναι μια επισκόπηση με σημαντικά γεγονότα

Θέμα Συζήτησης: Συμπιεστικό στρες και πίεση

Τι είναι η δύναμη συμπίεσης;

Ορισμός του συμπιεστικού στρες:

Η εφελκυστική και συμπιεστική ιδιότητα του υλικού αντιπροσωπεύει τα αξονικά φορτία κατά μήκος των ορθογώνιων αξόνων. Τα φορτία που τεντώνονται στα όρια του συστήματος περιγράφονται ως εφελκυστικά φορτία, ενώ αυτά που συμπιέζονται στα όρια του συστήματος περιγράφονται ως συμπιεστικά φορτία.

Η δύναμη που ασκείται εξωτερικά στο σώμα παραμορφώνει το σώμα με τέτοιο τρόπο ώστε το σώμα να μειώνεται σε όγκο και το μήκος ονομάζεται συμπιεστική πίεση.

Είναι το αποκατεστημένο στέλεχος του σώματος που παραμορφώνεται όταν εφαρμόζεται σε εξωτερικό συμπιεστικό φορτίο. Η αύξηση της συμπιεστικής πίεσης σε λεπτούς, μακρούς κυλίνδρους τείνουν να υποστούν δομική αστοχία λόγω λυγισμού των στηλών. Όταν το υλικό δεν αντέχει στη συμπίεση, εμφανίζεται λυγμός τάσης.

συμπιεστικό στρες
συμπιεστικό στρες

Μέτρηση συμπιεστικής πίεσης

Τύπος συμπίεσης στρες:

Η κανονική δύναμη εφαρμόζεται στην περιοχή της μονάδας.

\ sigma = \ frac {F} {Α}

Που,

Δύναμη συμπίεσης (F): η δύναμη συμπίεσης είναι το φορτίο που απαιτείται για τη συμπίεση του υλικού για να ενώσει το υλικό.

Μονάδα συμπίεσης πίεσης:

Η μονάδα SI είναι ίδια με τη μονάδα δύναμης με αυτήν της περιοχής. 

Έτσι, αντιπροσωπεύεται ως N / m2 or Pa.

Διάσταση του συμπιεστικού στρες:

Η διάσταση του συμπιεστικού στρες είναι [ML-1T-2].

Είναι το συμπιεστικό στρες θετικό ή αρνητικό;

Απάντηση: το συμπιεστικό στρες είναι αρνητικό καθώς συμπιέζεται αφού η αλλαγή στη διάσταση (dL) έχει την αντίθετη κατεύθυνση.

Είναι η ισχύς απόδοσης και η δύναμη συμπίεσης ίδια;

Απάντηση: Όχι, η απόδοση σε ένταση και συμπίεση δεν είναι η ίδια. Η τιμή θα αλλάξει ανάλογα με την ισχύ.

Συμπιεσμένη δύναμη:

Αυτή είναι η ικανότητα του υλικού να αντέχει στη συμπίεση που συμβαίνει λόγω της πίεσης. Υπάρχουν μερικά υλικά που μπορούν να αντέξουν τη μόνη τάση, μερικά υλικά μπορούν να αντέξουν τη μόνη συμπίεση και υπάρχουν μερικά υλικά που μπορούν να αντέξουν τόσο την ένταση όσο και τη συμπίεση. Η απόλυτη αντοχή σε θλίψη είναι η τιμή που λαμβάνεται όταν το υλικό περάσει από την πλήρη αστοχία του. Η δοκιμή συμπίεσης γίνεται ίδια με τη δοκιμή εφελκυσμού. Μόνο η διαφορά είναι το φορτίο που χρησιμοποιείται είναι το συμπιεστικό φορτίο.

Η αντοχή σε θλίψη είναι υψηλότερη σε βράχο και σκυρόδεμα.

Πιστοποίηση εικόνας: Σίδερο at el.wikipediaΜηχανική πίεση πίεσηςCC BY-SA 3.0

Αντοχή σε θλίψη από ήπιο χάλυβα | χάλυβας χαμηλού άνθρακα:

 Το υλικό που υφίσταται μεγάλες πιέσεις πριν από την αποτυχία είναι όλκιμα υλικά όπως μαλακός χάλυβας, αλουμίνιο και τα κράματά του. Εύθραυστα υλικά, όταν υφίστανται συμπίεση, η εμφάνιση ρήξης οφείλεται στην ξαφνική απελευθέρωση της αποθηκευμένης ενέργειας. Ενώ όταν το όλκιμο υλικό υφίσταται συμπίεση, το υλικό θα συμπιέζεται και η παραμόρφωση λαμβάνει χώρα χωρίς καμία αστοχία.

Συμπιεστικό άγχος και εφελκυστικό στρες | Συμπιεστικό στρες έναντι εφελκυσμού

 Συμπιεστικό στρεςΕκτατή πίεση
Αποτελέσματα τουΣυμπίεση συμπιεστικές συνέπειες της συμπίεσης στο υλικό.Εκτάσεις εφελκυσμού από το τέντωμα του υλικού
Σπρώξτε ή τραβήξτεΕνώ η πίεση συμπίεσης είναι η ώθηση που δίνεται στο σώμα από εξωτερικές δυνάμεις για να αλλάξει το σχήμα και το μέγεθός της.Η εφελκυστική τάση είναι το τράβηγμα που δίνεται στο σώμα από εξωτερικές δυνάμεις για να αλλάξει το σχήμα και το μέγεθός του.
Συμπίεση ή επιμήκυνσηΗ συμπιεστική πίεση δημιουργείται από εξωτερική δύναμη συμπίεσηςΗ εφελκυστική τάση δημιουργείται λόγω της επιμήκυνσης που σκοπεύει να τεντώσει.
Εφαρμογή στο μπαρΌταν η ράβδος υφίσταται συμπιεστική πίεση, τα στελέχη είναι συμπιεστικά (αρνητικά).Όταν η ράβδος υφίσταται εφελκυστική πίεση, τα στελέχη είναι εφελκυστικά (θετικά).

Καμπύλη καταπόνησης πίεσης

Διάγραμμα πίεσης-καταπόνησης: πίεση συμπίεσης

Πιστωτικά Εικόνα: Οι Wei SUN et al

Το διάγραμμα τάσης-καταπόνησης για συμπίεση είναι διαφορετικό από την ένταση.

Υπό τη δοκιμή συμπίεσης, η καμπύλη τάσης-καταπόνησης είναι μια ευθεία γραμμή έως ένα ελαστικό όριο. Πέρα από αυτό το σημείο, μια ξεχωριστή καμπή στην καμπύλη που αντιπροσωπεύει την έναρξη της πλαστικότητας. το σημείο δείχνει τη σύνθετη πίεση συμπίεσης απόδοσης, η οποία σχετίζεται άμεσα με την υπολειμματική τάση. Η αύξηση του υπολειμματικού στρες αυξάνει το συμπιεστικό στρες.

Στη δοκιμή συμπίεσης, η γραμμική περιοχή είναι μια ελαστική περιοχή σύμφωνα με το νόμο του Hooke. Εξ ου και η περιοχή μπορεί να αναπαρασταθεί ως, 

Ε = συντελεστής Young 

Σε αυτήν την περιοχή, το υλικό συμπεριφέρεται ελαστικά και επιστρέφει στην αρχική του θέση με την αφαίρεση του στρες.

Σημείο διαρροής:

Αυτό είναι το σημείο όπου τελειώνει η ελαστικότητα και αρχίζει η περιοχή της πλαστικότητας. Έτσι, μετά το σημείο απόδοσης, το υλικό δεν θα μπορεί να επιστρέψει στην πραγματική του μορφή μετά την απομάκρυνση του στρες.

Βρίσκεται εάν το κρυσταλλικό υλικό περνά από συμπίεση, η καμπύλη τάσης-καταπόνησης είναι αντίθετη με τις εφαρμογές τάσης στην ελαστική περιοχή. Οι καμπύλες τάσης και συμπίεσης ποικίλλουν σε μεγαλύτερες παραμορφώσεις (παραμορφώσεις) καθώς υπάρχει συμπίεση στο συμπιεσμένο υλικό και στην τάση, το υλικό υφίσταται πλαστική παραμόρφωση.

Στρες-τάση σε ένταση | δοκιμή εφελκυσμού:

Γραμμή ΟΑ: Αναλογικό όριο

Η γραμμή ΟΑ αντιπροσωπεύει ένα αναλογικό όριο. Το αναλογικό όριο είναι το όριο έως ότου το άγχος είναι ανάλογο με την καταπόνηση σύμφωνα με το νόμο περί γάντζων. Καθώς αυξάνεται το στρες, αυξάνεται η παραμόρφωση του υλικού.

Σημείο Α: Ελαστικό όριο:

Σε αυτό το σημείο έχει εφαρμοστεί η μέγιστη τάση σε ένα στερεό υλικό. Αυτό το σημείο ονομάζεται ελαστικό όριο. Το υλικό εντός ελαστικού ορίου, θα υποστεί παραμόρφωση, και μετά την αφαίρεση της τάσης, το υλικό θα επιστρέψει στην πραγματική του θέση.

Τι είναι η περιοχή Elasto-plastic;

Ελαστο-πλαστική περιοχή:

Είναι η περιοχή μεταξύ του σημείου απόδοσης και του ελαστικού σημείου.

Σημείο Β: Ανώτερο σημείο απόδοσης

Η πλαστική παραμόρφωση ξεκινά με τη θέση της από την κρυσταλλική δομή της. Αυτή η μετατόπιση γίνεται υψηλότερη μετά το ανώτερο σημείο απόδοσης, και περιορίζει την κίνησή της, αυτά τα γνωστά χαρακτηριστικά γνωστά ως σκλήρυνση πίεσης.

Σημείο Γ: Χαμηλότερο σημείο απόδοσης

Αυτό είναι το σημείο μετά το οποίο ξεκινούν τα χαρακτηριστικά όπως η σκλήρυνση της καταπόνησης. Και παρατηρείται ότι πέρα ​​από το ελαστικό όριο, συμβαίνει η ιδιότητα όπως η πλαστική παραμόρφωση.

Μόνιμη παραμόρφωση: 

Ανώτερο σημείο απόδοσης:

Ένα σημείο στο οποίο εφαρμόζεται μέγιστο φορτίο ή τάση για την έναρξη πλαστικής παραμόρφωσης.

Το ανώτερο σημείο απόδοσης είναι ασταθές λόγω της κρυσταλλικής μετατόπισης.

Χαμηλότερο σημείο απόδοσης:

Το όριο του ελάχιστου φορτίου ή του άγχους που είναι απαραίτητο για τη διατήρηση της πλαστικής συμπεριφοράς.

Το χαμηλότερο σημείο απόδοσης είναι σταθερό καθώς δεν υπάρχει κίνηση κρυσταλλικού.

Το άγχος είναι η αντίσταση που προσφέρεται από το υλικό όταν εφαρμόζεται σε εξωτερικό φορτίο, και η σκλήρυνση της πίεσης είναι μια αύξηση της αντίστασης αργά λόγω της αύξησης των εξάρσεων στο υλικό.

Σημείο Δ: απόλυτο σημείο πίεσης

Αντιπροσωπεύει το απόλυτο σημείο πίεσης. Το μέγιστο άγχος μπορεί να αντέξει την απόλυτη πίεση. Μετά την αύξηση του φορτίου, εμφανίζεται αστοχία.

Σημείο Ε: Σημείο ρήξης

Αντιπροσωπεύει το σημείο θραύσης ή ρήξης. Όταν το υλικό υφίσταται ταχεία παραμόρφωση μετά το τελικό σημείο πίεσης, οδηγεί σε αστοχία του υλικού. Η μέγιστη παραμόρφωση συνέβη στο υλικό.

Παραδείγματα συμπίεσης στρες | Εφαρμογές

  • Αεροδιαστημική και αυτοκινητοβιομηχανία: Δοκιμές ενεργοποίησης και δοκιμές άνοιξη
  • Κατασκευαστική βιομηχανία: Η κατασκευαστική βιομηχανία εξαρτάται άμεσα από τη δύναμη συμπίεσης των υλικών. Ο στύλος, η οροφή είναι χτισμένη με χρήση πίεσης.
  • Πυλώνας από σκυρόδεμα: Σε μια κολόνα από σκυρόδεμα, το υλικό συμπιέζεται μαζί με συμπίεση.
  • Το υλικό είναι συμπιεσμένο, έτσι ώστε να αποφευχθεί η βλάβη του κτιρίου. Έχει μια βιώσιμη ποσότητα στραγγισμένης αποθηκευμένης ενέργειας.
  • Βιομηχανία καλλυντικών: η συμπίεση συμπαγούς σκόνης, eyeliners, lip balms, κραγιόν, σκιές ματιών γίνεται με την εφαρμογή του συμπιεστικού στρες.
  • Βιομηχανία συσκευασίας: Συσκευασίες από χαρτόνι, συμπιεσμένες φιάλες, φιάλες PET.
  • Φαρμακευτική βιομηχανία: Στη φαρμακευτική βιομηχανία χρησιμοποιείται συνήθως το συμπιεστικό στρες.
  • Το σπάσιμο, η συμπίεση, το θρυμματισμό γίνεται στην παρασκευή δισκίων. Η σκληρότητα και η αντοχή στη συμπίεση είναι ένα σημαντικό μέρος της φαρμακευτικής βιομηχανίας.
  • Αθλητική βιομηχανία: μπάλα κρίκετ, μπάλα τένις, μπάλα μπάσκετ συμπιέζεται για να γίνει πιο δύσκολη.

Πώς να μετρήσετε το συμπιεστικό στρες;

Δοκιμή συμπίεσης:

Η δοκιμή συμπίεσης είναι προσδιορισμός της συμπεριφοράς ενός υλικού υπό συμπιεστικό φορτίο.

Η δοκιμή συμπίεσης χρησιμοποιείται συνήθως για πέτρα και σκυρόδεμα. Η δοκιμή συμπίεσης δίνει την πίεση και την παραμόρφωση του υλικού. Το πειραματικό αποτέλεσμα πρέπει να επικυρώσει τα θεωρητικά ευρήματα.

Τύποι δοκιμών συμπίεσης: 

  • Δοκιμή κάμψης
  • Δοκιμή άνοιξη
  • Δοκιμή σύνθλιψης

Η δοκιμή συμπίεσης είναι να προσδιοριστεί η ακεραιότητα και η παράμετρος ασφάλειας του υλικού με την αντοχή σε πίεση. Παρέχει επίσης την ασφάλεια των τελικών προϊόντων, των εξαρτημάτων, των κατασκευασμένων εργαλείων. Καθορίζει εάν το υλικό είναι κατάλληλο για το σκοπό και κατασκευάζεται ανάλογα.

Οι δοκιμές συμπίεσης παρέχουν δεδομένα για τους ακόλουθους σκοπούς:

  • Για τη μέτρηση της ποιότητας παρτίδας
  • Να κατανοήσουμε τη συνέπεια στην κατασκευή
  • Για να βοηθήσετε στη διαδικασία σχεδιασμού
  • Για μείωση της τιμής του υλικού
  • Για να εγγυηθούμε την ποιότητα των διεθνών προτύπων κ.λπ.

Η μηχανή δοκιμής αντοχής σε συμπίεση:

Οι μηχανές δοκιμής συμπίεσης περιλαμβάνουν τις μετρήσεις ιδιοτήτων υλικού όπως το μέτρο Young, την τελική αντοχή συμπίεσης, την ισχύ απόδοσης κ.λπ.

Η συσκευή συμπίεσης έχει διαμορφωθεί για πολλές εφαρμογές. Λόγω του σχεδιασμού του μηχανήματος, μπορεί να εκτελέσει δοκιμές εφελκυσμού, κυκλικής, διάτμησης, κάμψης.

Η δοκιμή συμπίεσης λειτουργεί όπως η δοκιμή εφελκυσμού. Μόνο η διακύμανση φορτίου συμβαίνει και στις δύο δοκιμές. Οι μηχανές δοκιμής εφελκυσμού χρησιμοποιούν φορτία εφελκυσμού, ενώ οι μηχανές δοκιμής συμπίεσης χρησιμοποιούν φορτία συμπίεσης.

Αντοχή σε συμπίεση διαφόρων υλικών:

· Αντοχή σε θλίψη από σκυρόδεμα: 17Mpa-27Mpa

· Αντοχή σε θλίψη από χάλυβα: 25MPa

· Αντοχή σε θλίψη γρανίτη: 70-130MPa

· Η αντοχή σε θλίψη του τσιμέντου: 11.5 - 17.5MPa

· Η αντοχή σε θλίψη από αλουμίνιο: 280MPa

Τι είναι η επιτρεπόμενη συμπίεση για χάλυβα;

Απάντηση: Οι επιτρεπόμενες τάσεις συνήθως μετρώνται με κωδικούς δομής αυτού του μετάλλου όπως ο χάλυβας και το αλουμίνιο. Αντιπροσωπεύεται από το κλάσμα της τάσης που αποδίδει (αντοχή)

Τι είναι η αντοχή σε θλίψη του σκυροδέματος σε διάφορες ηλικίες;

Είναι η ελάχιστη αντοχή σε θλίψη που ήταν υλικό σε τυπική δοκιμή κυλίνδρου σκυροδέματος ηλικίας 28 ημερών.

Οι μετρήσεις αντοχής σε θλίψη από σκυρόδεμα απαιτούν περίπου 28 έως 35MPa σε 28 ημέρες.

Συμπιεστική αντοχή σκυροδέματος:

Προβλήματα συμπίεσης στρες:

Πρόβλημα #1

Μια χαλύβδινη ράβδος διαμέτρου 70 mm και μήκους 3 m περιβάλλεται από κέλυφος από χυτοσίδηρο πάχους 7 mm. Υπολογίστε το συμπιεστικό φορτίο για συνδυασμένη ράβδο 0.7 mm σε μήκος 3m. (Εατσάλι = 200 GPa και Εχυτοσίδηρο = 100GPa.)

Λύση:

δ=\ frac {PL} {ΑΕ}

δ=δ χυτοσίδηρο=δ ατσάλι= 0.7 χιλιοστά 

δ χυτοσίδηρο =\frac{Pcastiron(3000)}{\frac{\pi }{4}*{<em>100 000</em>}*{84^{2}-70^{2}}} = 0.7

Χυτοσίδηρο = 50306.66 πN

δ χάλυβας= {\frac{Psteel(3000)}{\frac{\pi }{4}*{<em>200 000</em>}*{70^{2}}}= 0.7

P ατσάλι= 57166.66πN

ΣFV=0

P= P χυτοσίδηρο +P ατσάλι

P= 50306.66π+ 57166.66π

P= 107473.32πN

P= 337.63ΚΝ

Πρόβλημα #2:

Ένα άγαλμα βάρους 10KN στηρίζεται σε μια επίπεδη επιφάνεια στην κορυφή ενός στύλου ύψους 6.0m. Η διατομή του πύργου είναι 0.20 m2 και είναι κατασκευασμένο από γρανίτη με πυκνότητα μάζας 2700kg / m3. Υπολογίστε την καταπιεστική τάση και την καταπόνηση στην διατομή 3m παρακάτω από την κορυφή του πύργου και το άνω τμήμα αντίστοιχα.

Λύση:

Ο όγκος του τμήματος πύργου με ύψος

 H= 3.0 m και εμβαδόν διατομής A= 0.2 m2 είναι

V = A * H = 0.3 * 0.2 = 0.6m ^ 3

Πυκνότητα ρ= 2.7 × 10 ^ 3 kg / m3, (γραφίτης)

Μάζα τμήματος πύργου

m= ρV =(2.7×10^3 *0.60m3)=1.60×10^3 kg.

Το βάρος του τμήματος πύργου είναι

Wp = mg= (1.60 × 103 * 9.8) = 15.68KN.

Το βάρος του γλυπτού είναι

                                         Ws = 10KN,

κανονική δύναμη 3m κάτω από το γλυπτό,

F⊥ = wp  + ws  = (1.568 + 1.0) × 104N = 25.68KN.

Επομένως, το άγχος υπολογίζεται από F/A

= 2.568 × 104 * 0.20

= 1.284 × 10 ^ 5Pa = 128.4 kPa.

Y=4.5×10^10Pa = 4.5×10^7kPa.

Έτσι, το συμπιεστικό στέλεχος που υπολογίζεται σε αυτήν τη θέση είναι

Y= 128.4 / 4.5 × 107

= 2.85 × 10-6.

Πρόβλημα #3:

Μια χαλύβδινη ράβδος με δυνατότητα αλλαγής διατομής κινδυνεύει από αξονική δύναμη. Βρείτε την τιμή του P για την ισορροπία.

Ε = 2.1 * 10 ^5MPa. L1=1000mm, L2=1500mm, L3=800mm.A1=500mm2, A2 = 1000 mm2, A3 = 700 mm2.

                                                                                                                           

Από την ισορροπία:

{\ άθροισμα Fx}= 0

+ 8000-10000 + P-5000 = 0

Ρ = 7000Ν

Για περισσότερα άρθρα Κάνε κλικ εδώ

Σχετικά με τη Sulochana Dorve

Είμαι ο Sulochana. Είμαι Μηχανολόγος Μηχανικός Σχεδιασμού - Μ. Τεχνολογία στο σχεδιασμό Μηχανικών, B.tech στη Μηχανολογία. Έχω εργαστεί ως ασκούμενος στο Hindustan Aeronautics με περιορισμένο σχεδιασμό στο τμήμα εξοπλισμού. Έχω εμπειρία στην Ε & Α και το σχεδιασμό. Είμαι ειδικευμένος στο CAD / CAM / CAE: CATIA | ΚΡΕΟ | ANSYS Apdl | Πάγκος εργασίας ANSYS | HYPER MESH | Nastran Patran καθώς και στις γλώσσες προγραμματισμού Python, MATLAB και SQL.
Έχω εμπειρία στην Ανάλυση Πεπερασμένων Στοιχείων, Σχεδιασμός Κατασκευής και Συναρμολόγηση (DFMEA), Βελτιστοποίηση, Προηγμένες Δονήσεις, Μηχανική Σύνθετων Υλικών, Σχεδίαση με Υπολογιστή.
Είμαι παθιασμένος με τη δουλειά και έναν έντονο μαθητή. Ο σκοπός μου στη ζωή είναι να αποκτήσω μια ζωή σκοπού και πιστεύω στη σκληρή δουλειά. Είμαι εδώ για να ξεχωρίσω στον τομέα της Μηχανικής δουλεύοντας σε ένα προκλητικό, ευχάριστο και επαγγελματικά φωτεινό περιβάλλον όπου μπορώ να χρησιμοποιήσω πλήρως τις τεχνικές και λογικές μου δεξιότητες, να αναβαθμίζω συνεχώς τον εαυτό μου και να συγκρίνω το καλύτερο.
Ανυπομονώ να σας συνδέσω μέσω του LinkedIn -
https://www.linkedin.com/in/sulochana-dorve-a80a0bab/

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks