Comprender la tensión y el estrés: la relación explicada

1. ¿Qué es la tensión? ¿Qué es la microtensión? ¿Cuál es la unidad de deformación?

Primero, la mayor parte de la industria de monitoreo de seguridad mide la deformación de la estructura que se está probando. Demasiada deformación puede provocar accidentes.

Por ejemplo, las grietas en las estructuras, los hundimientos y los desplazamientos entre la estructura y una referencia fija, son grandes deformaciones que se pueden observar a simple vista, y pueden medirse en milímetros utilizando calibres como los medidores de grietas, niveles estáticos y desplazamientos. Manómetros.

Pero, ¿cómo se puede representar la pequeña deformación provocada por la compresión dentro de la estructura que se está ensayando o por la flexión fuera del objeto en forma de viga?

La respuesta es tensión.

Supongamos que la longitud de una estructura con longitud L sufre deformación bajo tensión y su longitud cambia a L', entonces su cambio de longitud ΔL = L' – L, y la deformación ε es la relación entre el cambio de longitud ΔL y la longitud original. L, la fórmula es la siguiente:

Entonces ¿cuál es la unidad de deformación?

Como puede verse en la fórmula, la deformación es una relación y no tiene dimensiones, lo que significa que no tiene unidades.

Entonces, ¿qué es la microtensión?

Debido a que ΔL es muy pequeño, generalmente en el rango de micras, el valor de deformación calculado es muy pequeño, con muchos decimales, lo que lo hace incómodo para su visualización, por lo que se introduce la notación científica 10-6, llamada microdeformación με, que Se puede entender que la unidad de microdeformación es 10-6, y nuestro rango de medición del extensómetro es ±1500 microdeformaciones, lo positivo indica estiramiento y negativo indica compresión.

2. ¿Qué es el estrés? ¿Cuál es la relación entre tensión y estrés? ¿Cómo calcula la deformación el estrés?

La fluencia es una pequeña deformación dentro de la estructura que se está probando, entonces, ¿por qué se deforma? Porque está sujeto a fuerzas externas.

Tomando como ejemplo el pilar de un puente, si un camión completamente cargado pasa sobre el puente, el pilar soportará una presión adicional y producirá compresión y deformación por compresión, mientras que el pilar producirá una fuerza interna para contrarrestar la fuerza externa y superar la deformación.

Esta fuerza interna es el estrés. La tensión se define como la fuerza por unidad de área, que en realidad es presión, en unidades de MPa.

Entonces, ¿cuál es la relación entre la deformación variable y el cambio en la tensión soportada? Ver la fórmula de cálculo:

En la fórmula, σ representa la tensión, E es el módulo de elasticidad del material que se está probando, también conocido como módulo de Young, que es una cantidad física que describe la elasticidad del material.

Puede verse como la capacidad del material para resistir la deformación (rigidez) y, desde una perspectiva micro, es la fuerza de unión entre átomos y moléculas.

Dos materiales con la misma deformación (el mismo valor de deformación), el material con mayor resistencia a la deformación (un mayor módulo de elasticidad) resistirá una mayor tensión.

Por ejemplo, el tofu y el bloque de hierro del mismo tamaño, si su altura se comprime 1 mm, el primero solo necesita presionarse suavemente con la mano, mientras que el segundo necesita la ayuda de una herramienta.

El módulo de elasticidad de los materiales de ingeniería comunes se puede encontrar en tablas, como el módulo de elasticidad del hormigón C30 es 30000 MPa (1 N/ ^mm2 = 1 MPa) y el módulo de elasticidad del acero al carbono es 206 GPa.

El módulo de elasticidad Ec del hormigón sometido a compresión y tracción debe adoptarse según la Tabla 4.1.5.

El módulo de deformación por corte Gc del hormigón se puede adoptar al 40% del valor del módulo elástico correspondiente.

El coeficiente de Poisson Vc del hormigón se puede adoptar en 0,2.

Tabla 4.15 Módulo de elasticidad del hormigón (×10 ⁴ N/mm ² ).

Observación:

1. Cuando se dispone de datos de prueba confiables, el módulo elástico se puede determinar basándose en los datos medidos reales;

2. Cuando se agrega una gran cantidad de aditivos minerales al concreto, el módulo de elasticidad se puede determinar basándose en datos reales medidos según la edad especificada.

Tabla 1.1-13 Módulo de elasticidad y relación de Poisson de materiales comúnmente utilizados

Después de todo, cuando las tensiones internas no se pueden medir directamente, la tensión se puede calcular midiendo la deformación y multiplicándola por el módulo del material.