Compreendendo a tensão e o estresse: a relação explicada

1. O que é tensão? O que é microtensão? Qual é a unidade de deformação?

Primeiro, a maior parte da indústria de monitoramento de segurança mede a deformação da estrutura que está sendo testada. Muita deformação pode causar acidentes.

Por exemplo, fissuras em estruturas, afundamentos e deslocamentos entre a estrutura e uma referência fixa, são grandes deformações que podem ser vistas a olho nu, e podem ser medidas em milímetros usando medidores como medidores de fissuras, níveis estáticos e deslocamentos. Manômetros.

Mas como pode ser representada a pequena deformação causada pela compressão dentro da estrutura que está sendo testada ou pela flexão fora do objeto em forma de viga?

A resposta é tensão.

Suponha que o comprimento de uma estrutura com comprimento L sofra deformação sob tensão e seu comprimento mude para L', então sua mudança no comprimento ΔL = L' – L, e a deformação ε é a razão entre a mudança no comprimento ΔL e o comprimento original L, a fórmula é a seguinte:

Então, qual é a unidade de deformação?

Como pode ser visto na fórmula, a deformação é uma razão e não tem dimensão, o que significa que não tem unidade.

Então, o que é microtensão?

Como ΔL é muito pequeno, geralmente na faixa de mícrons, o valor de deformação calculado é muito pequeno, com muitas casas decimais, tornando-o inconveniente para exibição e visualização, então é introduzida a notação científica 10-6, chamada microdeformação με, que pode ser entendido como a unidade de microdeformação é 10-6, e nossa faixa de medição de extensômetro é de ± 1500 microdeformações, positivo indicando alongamento e negativo indicando compressão.

2. O que é estresse? Qual é a relação entre tensão e estresse? Como a deformação calcula o estresse?

A deformação é uma pequena deformação dentro da estrutura que está sendo testada, então por que ela se deforma? Porque está sujeito a forças externas.

Tomando como exemplo o píer de uma ponte, se um caminhão totalmente carregado passar pela ponte, o píer suportará pressão adicional e produzirá compressão e deformação de compressão, enquanto o píer produzirá uma força interna para neutralizar a força externa e superar a deformação.

Essa força interna é o estresse. A tensão é definida como a força por unidade de área, que na verdade é pressão, com unidades de MPa.

Então, qual é a relação entre a variável deformação e a mudança na tensão suportada? Veja a fórmula de cálculo:

Na fórmula, σ representa a tensão, E é o módulo de elasticidade do material que está sendo testado, também conhecido como módulo de Young, que é uma quantidade física que descreve a elasticidade do material.

Pode ser visto como a capacidade do material de resistir à deformação (rigidez) e, de uma perspectiva micro, é a força de ligação entre átomos e moléculas.

Dois materiais com a mesma deformação (o mesmo valor de deformação), o material com maior resistência à deformação (um módulo de elasticidade maior) suportará uma tensão maior.

Por exemplo, tofu e bloco de ferro do mesmo tamanho, se sua altura for comprimida em 1 mm, o primeiro só precisa ser pressionado suavemente com a mão, enquanto o segundo deve ser auxiliado por uma ferramenta.

O módulo de elasticidade de materiais de engenharia comuns pode ser encontrado em tabelas, como o módulo de elasticidade do concreto C30 é 30000MPa (1N/mm² = 1MPa), e o módulo de elasticidade do aço carbono é 206GPa.

O módulo de elasticidade Ec do concreto sob compressão e tração deverá ser adotado conforme Tabela 4.1.5.

O módulo de deformação por cisalhamento Gc do concreto pode ser adotado em 40% do valor do módulo de elasticidade correspondente.

O coeficiente de Poisson Vc do concreto pode ser adotado em 0,2.

Tabela 4.15 Módulo de elasticidade do concreto (×10⁴N/mm²).

Observação:

1. Quando dados de teste confiáveis ​​​​estão disponíveis, o módulo de elasticidade pode ser determinado com base em dados medidos reais;

2. Quando uma grande quantidade de aditivos minerais é adicionada ao concreto, o módulo de elasticidade pode ser determinado com base em dados reais medidos de acordo com a idade especificada.

Tabela 1.1-13 Módulo de elasticidade e razão de Poisson de materiais comumente usados

Afinal, quando as tensões internas não podem ser medidas diretamente, a tensão pode ser calculada medindo a deformação e multiplicando-a pelo módulo de ela do material.