Beste svaret
A2A: Last er ganske enkelt et annet begrep for kraft. Så som et eksempel er kroppsvekten din en belastning.
Stress er kraft / område. Så hvis jeg tar det samme eksemplet, hvis jeg beregnet det totale arealet av føttene dine, ville belastningen på føttene være vekten din delt på føttene dine.
Last har en tendens til å være av interesse når du ser på komponenter og strukturer dem selv; stress er av interesse når man undersøker materiale (eller materialer) i strukturen. «Stress» er det som definerer om det går i stykker. «Last + område» gir oss stress (i de enkleste ordene).
Hvis jeg har en plastdel som bryter under en viss belastning og jeg trenger å gjøre den sterkere, har jeg to åpenbare tilnærminger. p>
- Jeg kan holde delen fysisk like stor, men endre den til stål. Så belastningen er den samme og spenningen er den samme, men jeg har nå et materiale som kan ta mer stress. (Når vi sier at ett materiale er «sterkere» enn et annet, er dette generelt en lekmannsmåte å si at dette «sterkere» materialet kan takle høyere stress).
- Jeg kan beholde min del som plast, men gjøre det «større» – kanskje tykkere i visse områder. Ved å gjøre dette er belastningen den samme, men jeg har redusert spenningen (forhåpentligvis til et nivå som plasten nå kan takle).
Jeg håper dette hjelper.
Svar
Det er 6 tall knyttet til 3D-påkjenningstilstander For isotrope materialer, i en 3D-tilstand av stress, er det en totalt 6 typer påkjenninger en gjenstand kan se – 3 tilsvarer normale påkjenninger og 3 med skjær. En slik beskrivelse oppnås når du bruker en referanse-ramme for kropp / last . De seks tilstandene utgjør et 3D-vektorfelt.
Men vi liker å bruke et enkelt tall for å forutsi feil Når du trenger å forutsi feil på et materiale, vil du vanligvis bruke et enkelt tall (feilstyrke) som fungerer som en terskel for «mislykkes» / «mislykkes ikke» eller «gir» / «gir ikke» resultater av typen. (Vi liker å bruke enkle, enkle tall fordi dette lar oss sammenligne målinger som er gjort ved hjelp av uniaxial tøynings- / kompresjonstester som bare returnerer enkelt tall. Det ville være veldig komplisert hvis vi måtte bruke to eller tre tall med tall for å indikere feil for alle typer materialkomposisjon)
Hvordan konverterer vi 6 tall til et enkelt tall? Vektorfeltet innebærer dessverre at du har 6 forskjellige typer tall assosiert med 3D-stresstilstanden når som helst i objektet. Så spørsmålet blir nå «hvordan konverterer vi disse 6 tallene til et enkelt, enkelt» tall «som kan fortelle oss når et materiale mislykkes?».
Det er der teoriene om fiasko kommer inn. Vi diskuterer disse etter følgende diskusjon.
Reduser 6 tall til 3 Det første vi trenger å gjøre er å redusere de 6 tallene til minst mulig sett vi kan. En måte å gjøre dette på er å erkjenne at «normale påkjenninger» og «skjærspenninger» faktisk er vektorer som bidrar til hverandre. Det bør være en måte vi kan gjøre disse bidragene uavhengige på; og det er en måte – Ved å rotere «referanse-rammen for kropp / belastning» geometrisk til en ramme der skjærkomponentene forsvinner og vi sitter igjen med bare 3 komponenter som vi kaller «hovedspenninger». Vi kan gjøre dette fordi det er en (lineær ) vektorfelt.
Tilgjengelige teknikker – Vi kan gjøre dette ved å bruke en Mohrs sirkel (fungerer både i 2D og 3D) kurve ical tilnærming, og jeg personlig hater dette. En annen måte å gjøre dette på er å bruke lineær algebra og «egenverdier av spenningstensoren». Hovedspenninger tilsvarer egenverdier (og egenvektorer tilsvarer den nye, roterte referanserammen) – Eigendekomposisjon av en matrise . Jeg synes det er lettere å beregne egenverdier og en bedre beskrivelse av hva som skjer enn det latterlige, utdaterte konseptet.
Så uansett. Slik beregner du hovedspenninger. Nå har vi bare tre tall. Men vi vil fortsatt redusere det til et enkelt tall. Dette bringer oss til teoriene om fiasko.
Reduser 3 tall til 1 ved hjelp av fenomenologiske (består av observasjoner) teorier om feil.
Materialets styrke: Feilteorier
Disse teoriene bruker kombinasjoner av de tre hovedspenningene for å generere et enkelt tall for å sammenligne med «feilstyrken» . Enhver kombinasjon er til en viss grad tillatt fordi dette er «fenomenologiske» teorier (i motsetning til grunnleggende teorier), og tar ikke hensyn til materiell mikrostruktur. Det er også derfor forskjellige teorier om feil fungerer for forskjellige typer materialer.I tillegg kan du også forestille deg å gjøre lignende ting med belastningstensorer – og det er teorier om svikt som også er basert på disse.
[Merk at å generere disse teoriene ikke er enkel P&C, du må finne ut ut hvilke fenomener som bidrar til hva og hva de underliggende grunnleggende beskrivelsene er. Bruddmekanikk bruker for eksempel overflatenergi.]
Så la oss svare på spørsmålene nå.
Hva er minimum hovedspenning? Den minste av de tre hovedspenningene eller egenverdiene.
Er det relatert til kompresjonsstress? Egentlig ikke. Definisjonen av komprimering avhenger av koordinatreferanserammen. Hvis hovedspenningene dine var 100, 50 og 0 MPa, så er 0 mer komprimerende enn 50 eller 100 MPa. Men det er ikke et kompresjonsbelastning.
Så hvis du vil være pedantisk, ja; praktisk talt avhenger det. Ingen bryr seg virkelig.
Hvordan skiller det seg fra Maximum Principal stress? I henhold til definisjonen av maksimum og minimum.
For vekselstrømsberegning, bør vi ta i betraktning både Maksimal hovedspenning og Minimum Principal stress på et tidspunkt? Jeg har ikke hørt om en «alternerende stressberegning». Mener du tretthetsstyrke? Det er en annen diskusjon. Se nedenfor.
Hvis du snakker om kvasistatisk teori om svikt, trenger du bare å vurdere materialtypen (duktilt / sprøtt / kompositt / meta / ..) og type teori om feil som styrer den. Du finner informasjonen på wikipedia-sidene for materialet ditt.
Siden du snakker om sykliske belastningsforhold –
Igjen vil svaret avhenge av materialet og typen innlasting objektet ser. Den enkleste tilnærmingen er å slå opp standarder og følge anbefalingene.
Men jeg ser forvirringen din her. Maksimum / minimum spenninger som brukes til å definere sykliske belastninger (\ sigma\_ {max} eller \ sigma\_ {min }) refererer ikke til maks / min hovedspenning (\ sigma\_ {I} eller \ sigma\_ {III}). De beskriver maksimum og minimum kombinert «stressstatus» som veksler med belastning / deformasjon. Så de snakker om «1 nummer» hentet fra en teori om svikt, ikke maks / min viktigste stressverdier direkte.
Sykliske belastningsinduserte sviktsteorier blir veldig sofistikerte veldig raskt. Du bør erkjenne at disse teoriene bare er tilnærminger til dypere begreper drevet av grunnleggende fysikk av «mangler» i materialer – Sid Hazras svar på Hva er forskjellen mellom «plast shakedown» og «syklisk ratcheting»?
(Se Mithil Kambles svar på Hva er minimum Hovedspenning? Er det relatert til trykkstress? for en beskrivelse av «6 tall knyttet til spenningstensoren» og deres opprinnelse. Merk at disse 6 tallene blir 3 for 2D situasjoner – 2 normale og 1 skjær.
Det er noen ytterligere detaljer som diskuterer noen applikasjoner / utvidelser av ideene som er diskutert her: Sid Hazras svar på Utvikler belastning stress eller er det motsatt som er sant ? og her: Sid Hazras svar på Hva er forskyvningen av en bøyd bjelke utsatt for vridning?)