صفحه 1 از 1

تفاوت استرس و فشار چیست؟

ارسال شده: یک‌شنبه ۱۳۹۹/۱۲/۱۷ - ۱۳:۳۷
توسط rohamjpl
فشار به صورت نیرو در واحد سطح که در جهتی عمود بر سطح به یک جسم وارد می شود ، تعریف می شود. و به طور طبیعی فشار می تواند باعث ایجاد فشار در داخل یک جسم شود. در حالی که استرس خاصیت جسم تحت بار است و مربوط به نیروهای داخلی است . این به عنوان یک واکنش تولید شده توسط مولکول های بدن تحت برخی از اقدامات که ممکن است برخی از تغییر شکل تولید شود تعریف شده است. شدت این نیروهای اضافی تولید شده در واحد سطح به عنوان تنش شناخته می شود.
فشار بیش از حد یا فشار لیتواستاتیک موردی است که نیروی جاذبه جرم خود جسم باعث ایجاد فشار و در نتیجه ایجاد تنش در خاک یا ستون سنگ می شود. این تنش با افزایش جرم (یا عمق) افزایش می یابد. این نوع تنش یکنواخت است زیرا نیروی جاذبه یکنواخت است.
در فشار لیتواستاتیک وزن جو وجود دارد و اگر در زیر یک اقیانوس یا دریاچه باشد ، وزن ستون آب بالای آن نقطه از زمین وجود دارد. با این حال ، در مقایسه با فشار ناشی از وزن سنگهای بالا ، میزان فشار ناشی از وزن آب و هوا در بالای سنگ ، به جز در سطح زمین ، بسیار ناچیز است. تنها راه برای تغییر فشار لیتواستاتیک روی سنگ تغییر عمق سنگ در داخل زمین است.
از آنجا که این یک نیروی یکنواخت است که در کل ماده ناشی از بیشتر ماده به خودی خود وارد می شود ، اصطلاحات فشار و تنش تا حدی قابل تعویض هستند زیرا فشار را می توان به عنوان یک نیروی خارجی و داخلی در نظر گرفت.برای موردی که برابر نیستند ، فقط به تصویر حاکم نگاه کنید. اگر فشار در انتهای انتها اعمال شود باعث ایجاد تنش نابرابر در داخل می شود ، مخصوصاً در مواردی که تنش داخلی در گوشه ها زیاد است.تفاوت بین فشار و فشار به تفاوت بین نیروی ایزوتروپیک و ناهمسانگرد مربوط می شود. در مورد تجزیه استرس کوشی وجود دارد $\boldsymbol{\sigma}$ به اجزای "هیدرواستاتیک" و "انحرافی" ،$\boldsymbol{\sigma}=\mathbf{s}+p\mathbf{I}$
که در آن فشار p است$p=\frac{1}{3}\text{tr}(\boldsymbol{\sigma})$
جایی که $\mathbf{I}$ هست 3×3 ماتریس هویت ، و کجا s جز component $\boldsymbol{\sigma}$.
(از مقاله) یک تانسور تنش هیدرواستاتیک متوسط pI، که تمایل به تغییر حجم بدن تحت فشار دارد.
این امر از آنجایی که نیروی سطحی تجربه شده توسط سطح با بردار n نرمال حاصل می شود ، حاصل می شود $\mathbf{T}^{(\mathbf{n})}=\mathbf{n}\cdot\boldsymbol{\sigma}$
که برای یک فشار کاملا هیدرواستاتیک تبدیل می شود$\mathbf{T}^{(\mathbf{n})}=\mathbf{n}\cdot p\mathbf{I}=p\mathbf{n}$
که در همان جهت عادی به صفحه قرار دارد. این اساساً به این معنی است که اگر p> 0 یک مکعب از مواد بخواهد مانند یک بالون منبسط شود ، و اگر p <0 منقبض شود.
در همین حال ، component انحرافی به معنای وجود نیروهایی است که فقط تمایل به گسترش یا انقباض چیزها ندارند ، مانند نیروهای برشی.
در مورد مثالی که فشار و استرس با هم برابر نیستند چطور؟در یک جامد ، امواج برشی خالص می توانند وجود داشته باشند. برخلاف امواج فشار صوتی ، امواج برشی فشار ثابت دارند. نیروهایی که موج را گسترش می دهند به دلیل فشار نیستند ، بلکه به دلیل فشار برشی هستند.فشار یک نیروی خارجی است ، وقتی روی جسم دیگری وارد می شود ، اثر به راحتی در قسمت خارجی بدن دیده می شود و ابتدا ناحیه خارجی جسم را تحت تأثیر قرار می دهد. در صورت استرس ، تغییر شکل مولکولی در داخل جسم ایجاد می شود و استرس به آرامی در قسمت داخلی هر جسم در اثر بار ایجاد می شود. و فشار به راحتی ناحیه خارجی بدن را تحت تأثیر قرار می دهد و استرس نیز بدن را تحت تأثیر قرار می دهد. استرس به دلیل بار وارد شده مشاهده می شود ، در حالی که فشار نوعی بار روی جسم است.فشار نیرویی است که به سطح مواد مورد نظر وارد می شود. این به منطقه تقسیم می شود زیرا نیروهای توزیع شده را توصیف می کند (به عنوان مثال نیروی حاصل از یک گاز فشرده یا مایع یا مواد جامد انباشته / انباشته شده).
تنش نیرویی است که از طریق ضخامت ماده مورد نظر توزیع می شود. این بر اساس ناحیه تقسیم می شود زیرا نیرو در سطح مقطع ماده تقسیم می شود (البته نه همیشه به طور مساوی). به عنوان مثال اگر شما یک ماده جامد از مواد تحمل کننده وزن دارید ، نیروی حاصل از وزن ، تقسیم بر عرض و عمق آن پایه ، فشار را به شما وارد می کند
فشار و استرس با هم بسیار نزدیک هستند - در واقع ، می توان ادعا کرد که فشار ، به تعبیری ، زیرمجموعه استرس است. به طور خاص ، فشار موجود در یک ماده قسمت ایزوتروپیک تنش کل موجود در یک ماده است. فشار یک مقدار اسکالر است - از هر جهت یکسان است ، در حالی که تنش یک مقدار تانسور است که تمام نیروهای تغییر شکل دهنده را جذب می کند.
فشار و تنش به شرح زیر است: اگر اجزای سنسور تنش با $\sigma_{ij}$ داده شوند ، فشار (با استفاده از علامت انیشتین))
$p = -\frac{1}{3}\sigma_{ii}$به عبارت دیگر ، فشار مخالف میانگین عناصر مورب سنسور تنش است.
هنگامی که به طور خاص تر از یک شرایط مرزی یا یک بار اعمال شده برای یک مسئله تجزیه و تحلیل ساختاری صحبت می کنید ، این به طور خاص به یک تنش طبیعی اعمال شده در یک منطقه مشخص اشاره دارد.فشار و تنش هر دو نیرویی هستند که در یک سطح توزیع می شوند ، اما در اصل دو مفهوم کاملاً متفاوت هستند. تفاوت اصلی بین آنها این است که فشار خارجی است و فشار داخلی است.
هنگامی که شما یک جسم دارید ، فشار نیروی سطحی عمود بر "پوست" این جسم است.
برای تعریف تنش تصور یک جسم جامد با مجموعه ای از نیروهای خارجی (کنش ها و واکنش ها) که در سطح آن کار می کنند مفید است. بدلیل این نیروها جسم تغییر شکل می یابد ، تا زمانی که در حالت تعادل قرار گیرد. هنگامی که شما می توانید از طریق این جسم برشی ایجاد کرده و بخشی از آن را بردارید ، برای حفظ جسم در همان حالت تغییر شکل یافته و نگه داشتن آن در حالت تعادل به نیروهای موجود در سطح برش خورده نیاز است. به این نیروهای سطح داخلی تنش گفته می شود.
در حالی که فشار عمود بر سطح جسم تعریف شده است ، اما این محدودیت در تنش ها اعمال نمی شود. تنش ها را می توان از هر جهت بر روی سطح داخلی اعمال کرد. این تفاوت دیگر فشار و استرس است. تنش های عمود بر سطح داخلی را "تنش های طبیعی" (فشرده سازی یا کشش) می نامند. تنش های موازی سطح داخلی را "تنش های برشی" می نامند.
فشار هیدرواستاتیک یک سوم از تانسور تنش است. به عبارت دیگر ، فشار متوسط ​​فشارهای طبیعی روی یک حجم معین است.
اگر از معادلاتی استفاده می کنید که هم فشار و هم تنسور تنش را شامل می شود ، باید دقت شود که اجزای مورب تنسور تنش شامل شرایط فشار نیز نباشند.
شرایط خارج مورب تنسور تنش ، تنش های برشی روی عنصر است. بنابراین تفاوت بین تنش فشار و فشار عبارتند از:
فشار یک اسکالر است ، تانسور تنش یک تانسور است.فشار فقط بر اساس تنش نرمال بر روی عنصر است ، تنسور تنش شامل هر دو حالت عادی و برشی است
فشار در سنسور تنشاز آنچه من فشار را فهمیدم فشار نیرو در واحد سطح است ، مکانیک محیط‌های پیوسته» (Continuum Mechanics)، نیروهای داخلی اعمال شده توسط ذرات مجاور درون جسم به یکدیگر، به وسیله یک کمیت فیزیکی به نام «تنش» (Stress) بیان می‌شود. به عنوان مثال، در صورت اعمال فشار به مایع درون یک محفظه بسته نیز هر ذره توسط تمام ذرات دربرگیرنده خود تحت فشار قرار خواهد گرفت. به علاوه، طبق قانون سوم نیوتون، دیواره‌های محفظه و سطح اعمال کننده فشار (پیستون) نیز در برابر واکنش‌های ذرات از خود عکس العمل نشان خواهند داد. در یک مثال دیگر، اگر بر روی یک میله عمودی وزنه ای قرار داده شود، تمام ذرات درون میله به ذرات مجاور زیرین خود فشار وارد می‌کنند. در واقع، تمام این نیروهای ماکروسکوپی (قابل مشاهده)، نتیجه نهایی تعداد بسیار زیادی از نیروهای بین مولکولی و برخوردهای بین ذرات درون آن مولکول‌ها هستند. تنش، ${\displaystyle \sigma ={\frac {F}{A}}}$
انواع مختلف تنش ایجاد می شود.
تنش کششی (tension stress):
هر گاه جهت نیروی وارده، عمود بر سطح مورد نظر و به سمت خارج قطعه باشد، تنش ایجاد شده تنش کششی نامگذاری می شود. یکی از عوامل مهم در محاسبه استحکام مواد، توانایی آنها تحت تنش کششی است.
تنش فشاری (compression stress):
هرگاه جهت نیروی وارده، عمود بر سطح مورد نظر و به سمت داخل قطعه باشد، تنش ایجاد شده تنش فشاری نامگذاری می شود. معمولا تحمل قطعات تحت تنش فشاری، بیش از تنش کششی است.
تنش برشی (shear stress):
هر گاه جهت نیروی وارده، موازی با سطح مورد نظر و یا به عیارتی عمود بر بردار نرمال آن سطح باشد، تنش برشی در جسم ایجاد می شود. علامت تنش برشی در معادلات مکانیک، تائو”τ