آنالیز تنش و کرنش

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami

محل اقامت: City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1016

سپاس: 677

جنسیت:

تماس:

آنالیز تنش و کرنش

پست توسط rohamjpl »

تجزیه و تحلیل تنش -کرنش (یا تحلیل تنش) یک رشته مهندسی است که از روش های زیادی برای تعیین تنش ها و کرنش ها در مواد و سازه های تحت نیرو استفاده می کند. در مکانیک پیوسته ، تنش یک مقدار فیزیکی است که نیروهای داخلی را که ذرات مجاور یک ماده پیوسته بر یکدیگر وارد می کنند ، بیان می کند ، در حالی که کرنش معیار تغییر شکل مواد است.
به زبان ساده می توان تنش را به عنوان نیروی مقاومت در واحد در واحد سطح ، ارائه شده توسط یک جسم در برابر تغییر شکل تعریف کرد. تنش نسبت نیرو به مساحت است (S = R/A ، که در آن S تنش است ، R نیروی مقاومت داخلی و A سطح مقطع است). کرنش نسبت تغییر طول به طول اولیه است ، هنگامی که یک جسم معین تحت فشار خارجی قرار می گیرد (کرنش = تغییر طول ÷ طول اصلی).
تجزیه و تحلیل تنش یک وظیفه اصلی برای مهندسان عمران ، مکانیک و هوافضا است که در طراحی سازه ها در همه اندازه ها مانند تونل ها ، پل ها و سدها ، بدنه هواپیما و موشک ، قطعات مکانیکی و حتی کارد و چنگال و پلاستیک اصلی کار می کنند. تجزیه و تحلیل تنش نیز در نگهداری چنین سازه ها و بررسی علل خرابی سازه استفاده می شود.
به طور معمول ، نقطه شروع برای تجزیه و تحلیل تنش ، توصیف هندسی ساختار ، خواص مواد مورد استفاده برای قطعات آن ، نحوه اتصال قطعات و حداکثر یا نیروهای معمولی است که انتظار می رود به سازه اعمال شود. داده های خروجی معمولاً توصیف کمی از چگونگی گسترش نیروهای اعمال شده در سراسر ساختار است ، که منجر به تنش ها ، کرنش ها و انحرافات کل ساختار و هر جزء از آن ساختار می شود. تجزیه و تحلیل ممکن است نیروهایی را در نظر بگیرد که با گذشت زمان متفاوت است ، مانند ارتعاشات موتور یا بار وسایل نقلیه در حال حرکت. در آن صورت ، تنش ها و تغییر شکل ها نیز تابعی از زمان و مکان خواهند بود.
در مهندسی ، تجزیه و تحلیل استرس اغلب یک ابزار است تا یک هدف. هدف نهایی ، طراحی سازه ها و مصنوعاتی است که بتوانند با استفاده از حداقل مقدار مصالح و یا برخی دیگر از معیارهای بهینه بودن را تحمل کنند.
تجزیه و تحلیل تنش ممکن است از طریق تکنیک های کلاسیک ریاضی ، مدل سازی ریاضی تحلیلی یا شبیه سازی محاسباتی ، آزمایش تجربی یا ترکیبی از روش ها انجام شود.
به طور خاص مربوط به اجسام جامد است. مطالعه تنش در مایعات و گازها موضوع مکانیک سیالات است.
دیدگاه ماکروسکوپی مواد مشخصه مکانیک پیوسته را پذیرفته است ، یعنی همه خواص مواد در مقیاسهای کوچک به اندازه کافی یکنواخت هستند. بنابراین ، حتی کوچکترین ذره ای که در تحلیل تنش در نظر گرفته می شود هنوز تعداد زیادی اتم دارد و خواص آن میانگین خواص آن اتم ها است.
عوامل فیزیکی نیروها یا ماهیت دقیق مواد را نادیده می گیرد. در عوض ، فرض می شود که تنش ها با فشار مواد از طریق معادلات سازنده شناخته شده مرتبط هستند.بر اساس قوانین حرکتی نیوتن ، هر نیروی خارجی که بر روی یک سیستم تأثیر می گذارد ، باید توسط نیروهای واکنش داخلی متعادل شود ، یا باعث تسریع ذرات قسمت آسیب دیده شود. در یک جسم جامد ، همه ذرات باید به طور قابل توجهی هماهنگ حرکت کنند تا شکل کلی جسم را حفظ کنند. نتیجه این است که هر نیرویی که به یک قسمت از یک جسم جامد اعمال می شود ، باید باعث ایجاد نیروهای واکنش داخلی شود که از ذره به ذره در سراسر قسمت وسیع سیستم پخش می شود. به استثناهای بسیار نادر (مانند مواد فرومغناطیس یا اجسام مقیاس سیاره) ، نیروهای داخلی ناشی از برهم کنش های بین مولکولی بسیار کوتاه هستند و بنابراین به عنوان نیروهای تماس سطحی بین ذرات مجاور-یعنی به عنوان تنش آشکار می شوند. [2]در کاربردهای مهندسی عمران ، معمولاً سازه ها در حالت تعادل ایستا در نظر گرفته می شوند: یعنی یا با زمان تغییر نمی کنند یا به آرامی در حال تغییر هستند تا تنش های چسبناک بی اهمیت باشند (شبه استاتیک). در مهندسی مکانیک و هوافضا ، تجزیه و تحلیل تنش اغلب باید بر روی قسمتهایی انجام شود که از تعادل فاصله دارند ، مانند صفحات ارتعاشی یا چرخها و محورهای به سرعت در حال چرخش. در این موارد ، معادلات حرکت باید عبارتهایی را شامل شود که شتاب ذرات را در نظر می گیرند. در برنامه های طراحی سازه ، معمولاً سعی می شود اطمینان حاصل شود که تنش ها در همه جا بسیار کمتر از قدرت تسلیم مواد هستند. در مورد بارهای دینامیکی ، خستگی مواد نیز باید در نظر گرفته شود. با این حال ، این نگرانی ها خارج از محدوده تجزیه و تحلیل تنش است ، زیرا در علم مواد تحت عنوان قدرت مواد ، تجزیه و تحلیل خستگی ، خوردگی تنش ، مدل سازی خزش و موارد دیگر پوشش داده شده است.ساختارهای مهندسی شده معمولاً طوری طراحی می شوند که حداکثر تنش های مورد انتظار در محدوده رفتار الاستیک خطی (تعمیم قانون هوک برای رسانه های پیوسته) برای موادی که سازه از آن ساخته می شود ، باشد. یعنی تغییر شکل های ناشی از تنش های داخلی به طور خطی با بارهای اعمال شده مرتبط است. در این حالت معادلات دیفرانسیلی که تنسور تنش را تعریف می کنند نیز خطی هستند. معادلات خطی بسیار بهتر از معادلات غیر خطی قابل درک هستند. راه حل آنها (محاسبه تنش در هر نقطه دلخواه درون سازه) نیز تابع خطی نیروهای اعمال شده خواهد بود. برای بارهای اعمال شده به اندازه کافی کوچک ، حتی سیستم های غیر خطی را معمولاً می توان خطی فرض کرد.
استرس داخلی (از قبل بارگیری شده)
یک ساختار از پیش بارگذاری شده ، ساختاری است که دارای نیروهای داخلی ، تنش ها و کرنش هایی است که قبل از اعمال نیروهای خارجی به وسایل مختلف در داخل آن اعمال می شود. به عنوان مثال ، یک سازه ممکن است دارای کابل هایی باشد که محکم شده و باعث ایجاد نیروهایی در سازه قبل از اعمال بارهای دیگر می شود. شیشه سفت شده معمولاً نمونه ای از یک ساختار از پیش بارگذاری شده است که دارای نیروهای کششی و تنش هایی است که در صفحه شیشه و در سطح مرکزی شیشه عمل می کند و باعث می شود نیروهای فشاری روی سطوح خارجی آن شیشه عمل کنند.
ضریب ایمنی برای محاسبه حداکثر تنش مجاز استفاده می شود:${\displaystyle {\text{maximum allowable stress}}={\frac {\text{ultimate tensile strength}}{\text{factor of safety}}}}$یک عنصر خطی از ساختار ، عنصری است که اساساً یک بعدی است و اغلب فقط تحت بارگذاری محوری قرار می گیرد. هنگامی که یک عنصر ساختاری تحت کشش یا فشرده سازی قرار می گیرد ، طول آن تمایل به طولانی شدن یا کوتاه شدن دارد و سطح مقطع آن به مقدار وابسته به نسبت پواسون مواد تغییر می کند. در کاربردهای مهندسی ، اعضای سازه تغییر شکل کوچکی را تجربه می کنند و کاهش سطح مقطع بسیار کوچک است و می توان از آن غفلت کرد ، یعنی سطح مقطع در هنگام تغییر شکل ثابت فرض می شود. برای این مورد ، تنش تنش مهندسی یا تنش اسمی نامیده می شود و با استفاده از سطح مقطع اصلی محاسبه می شود.${\displaystyle \sigma _{\mathrm {e} }={\tfrac {P}{A_{o}}}}$جایی که P بار اعمال شده است و Ao سطح مقطع اصلی است.
در برخی موارد دیگر ، به عنوان مثال ، الاستومرها و مواد پلاستیکی ، تغییر سطح مقطع قابل توجه است. در مورد موادی که حجم حفظ می شود (یعنی نسبت پوآسون = 0.5) ، اگر تنش واقعی مورد نظر باشد ، باید با استفاده از سطح مقطع واقعی به جای سطح مقطع اولیه محاسبه شود ، مانند${\displaystyle \sigma _{\mathrm {true} }=(1+\varepsilon _{\mathrm {e} })(\sigma _{\mathrm {e} })\,\!}\sigma _{{\mathrm {true}}}$رابطه بین کرنش واقعی و کرنش مهندسی به دست آمده است${\displaystyle \varepsilon _{\mathrm {true} }=\ln(1+\varepsilon _{\mathrm {e} })\,\!}$
I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260 رهام حسامی ترم پنجم مهندسی هوافضا
تصویر

ارسال پست