В чем измеряется механическое напряжение: Страница не найдена

Содержание

Физика — 10

Здесь l0 — начальная, а l — конечная длина тведого тела, Δl — его абсолютное удлинение, а ε — относительное удлинение (если Δl<<l0, то наблюдается упругая деформация). В СИ [Δl] = 1 метр,[ε] — безразмерная величина.

Твердое тело, находящееся в деформированном состоянии, характеризуется механическим напряжением.
Механическое напряжение — это физическая величина, равная отношению модуля силы упругости (Fупр), возникшей во время деформации, к площади поперечного сечения тела (S):

σ = Fупр
S . (2.25)

Единица измерения механического напряжения в СИ — паскаль ( Па) :

[σ] = 1 Н
м2 = 1 Па (паскаль).

Закон Гука: При малых деформациях механическое напряжение прямо пропорционально относительному удлинению:

σ = E ⋅ |ε| (2.26)

E — коэффициент пропорциональности, называемый модулем Юнга.

Модуль Юнга — это физическая величина, численно равная механическому напряжению, необходимому для увеличения длины тонкого стержня в два раза. Модуль Юнга зависит от материала, из которого изготовлено тело, единица его измерения в СИ — паскаль: [E ] = [σ]
[ε] = 1Па.

Приняв во внимание уравнения (2.24) и (2.25) в законе Гука (2.26), получим:

Fупр
S = E |Δl |
l0 → F

упр = ES
l0|Δl | (2.27)

Здесь

ES
l0 = k (2.28)

называется коэффициентом упругости или жесткостью стержня.

Жесткость, являясь коэффициентом пропорциональности между силой упругости и абсолютным удлинением, зависит от материала, из которого изготовлено тело, и его геометрических размеров.

Приняв во внимание формулу (2.28) в формуле (2.27), закон Гука можно записать следующим образом:

Fупр = k |Δl |. (2.29)

Обычно закон Гука имеет вид:

Fупр = -kx. (2.30)

Где x = Δl выражает абсолютное удлинение, а знак минус показывает, что сила упругости направлена против направления смещения частиц тела (против удлинения).

Единица измерения жесткости в СИ: [k] = [Fупр]
[Δl ] = 1Н
м.

Механическое напряжение тел — определение и формула расчета, свойства твердых тел

При взаимодействии твердых тел с различными факторами окружающей среды могут возникать изменения — как внутренние, так и внешние. Одним из примеров является механическое напряжение, появляющееся в недрах тела. Оно определяет степень возможных изменений при повреждении.

Основные понятия в физике

Механическое напряжение – мера внутренних сил объекта, которая возникает под влиянием различных факторов. Например, при появлении деформации, во время которой внешние силы стараются изменить взаимное расположение частиц, а внутренние — препятствуют этому процессу, ограничивая его каким-то определенным значением. Таким образом, можно сказать, что механическое напряжение — это прямое следствие нагрузки на тело.

Можно выделить два основных вида механического напряжения:

  1. Нормальное – приложено на единичную площадку сечения по нормали к нему.
  2. Касательное – приложено на площадку сечения по касательной к нему.

Совокупность этих напряжений, действующих в одной точке, называют напряженным состоянием в этой точке.

Измеряемое в паскалях (Па) механическое напряжение: формула расчета представлена ниже

Q=F/S,

Где Q –механическое напряжение (Па), F — сила, возникающая внутри тела при деформации (Н), S – площадь (мм).

Свойства твердых тел

Твердые тела, как и все прочие, состоят из атомов, однако у них очень прочная структура, которая практически не подвергается деформации, т.е. объем и форма остаются постоянными. Такие объекты обладают рядом уникальных свойств, которые можно разделить на две большие группы:

  1. Физические.
  2. Химические.

К физическим можно отнести следующие:

  1. Механические – изучают их при помощи соответствующего воздействия на тело. К этим свойствам можно отнести упругость, хрупкость, прочность, т.е. все, что связано со способностью сопротивляться деформации, вызванной внешними факторами.
  2. Тепловые – изучают влиянием разных температур на объект. К ним можно отнести расширение при нагревании, теплопроводность, теплоемкость.
  3. Электрические – эти свойства связаны с движением электронов внутри тела и их способностью собираться в упорядоченный поток при воздействии внешних факторов. Пример — электрическая проводимость.
  4. Оптические – изучаются с помощью световых потоков. К этим свойствам относятся светоотражение, поглощение света, дифракция.
  5. Магнитные – определяются наличием магнитных моментов у составляющих твердого тела. За них, так же, как и за электрические, отвечают отрицательно заряженные частицы благодаря своему строению и определенному движению.

К химическим свойствам относится все, что связано с реакцией на воздействие соответствующими веществами и процессами, происходящими при этом. Пример — окисление, разложение. Строение кристаллической решетки также относится к этим свойствам объекта.

Также можно выделить небольшую группу физико-химических свойств. К ней относятся те из них, что проявляются как при механическом, так и при химическом воздействии. Пример — горение, во время которого происходят изменения по двум вышеуказанным характеристикам.

механическое напряжение

механическое напряжение
įtempis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. stress vok. Beanspruchung, f; Spannung, f rus. механическое напряжение, n; напряжение, n pranc. contrainte, f; contrainte mécanique, f

Fizikos terminų žodynas : lietuvių, anglų, prancūzų, vokiečių ir rusų kalbomis. – Vilnius : Mokslo ir enciklopedijų leidybos institutas. Vilius Palenskis, Vytautas Valiukėnas, Valerijonas Žalkauskas, Pranas Juozas Žilinskas. 2007.

  • įtempis
  • напряжение

Look at other dictionaries:

  • механическое напряжение — деформация напряженное состояние воздействие — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы деформациянапряженное состояниевоздействие EN… …   Справочник технического переводчика

  • Механическое напряжение — У этого термина существуют и другие значения, см. Напряжение. Механическое напряжение Размерность L−1MT−2 Единицы измерения СИ …   Википедия

  • механическое напряжение —  Stress  (Mechanical)  Механическое напряжение   Мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле под влиянием внешних воздействий. Механическое напряжение в точке тела измеряется отношением упругой силы, возникающей в теле при деформации, к …   Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. — М.

  • механическое напряжение — įtempis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dydis, susijęs su vidinėmis jėgomis, atsirandančiomis išorinių jėgų veikiamoje medžiagoje. Jis išreiškiamas veikiančios jėgos ir ploto, į kurį veikia jėga, dalmeniu. atitikmenys …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • механическое напряжение — įtempis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Vidinių jėgų, atsiradusių dėl išorinių poveikių, intensyvumas kūno taške, plote, erdvėje. Jis išreiškiamas veikiančios jėgos ir ploto, į kurį veikia jėga, dalmeniu. atitikmenys: angl. stress vok.… …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

  • механическое напряжение — mechaninis įtempis statusas T sritis chemija apibrėžtis Vidinės jėgos, atsirandančios išorinių jėgų veikiamoje medžiagoje. atitikmenys: angl. mechanical stress rus. механическое напряжение …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • механическое напряжение — mechaninis įtempis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. mechanical stress vok. mechanische Biegespannung, f rus. механическое напряжение, n pranc. contrainte mécanique, f …   Fizikos terminų žodynas

  • механическое напряжение, приводящее к отказу (оборудования) — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN stress to failureSTOF …   Справочник технического переводчика

  • Касательное механическое напряжение — Механика сплошных сред Сплошная среда Классическая механика Закон сохранения массы · Закон сохранения импульса …   Википедия

  • Нормальное механическое напряжение — Механика сплошных сред Сплошная среда Классическая механика Закон сохранения массы · Закон сохранения импульса …   Википедия

Конспект урока и презентация по физике для 10 класса на тему «Механическое напряжение. Модуль Юнга»

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Гимназия №1 городского округа Стрежевой»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Механическое напряжение. Модуль Юнга.

 

Методическая разработка учебного занятия по урочной деятельности

 

 

 

 

 

 

 

Автор-составитель:

Попович Марина Александровна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2021 год

Технологическая карта

Название УМК:  Физика. Базовый и углублённый уровни. 10 класс: учебник/ А.В. Грачёв, В.А. Погожев, А.М. Стрелецкий и др. – М.: Вентана-Граф, 2019.

Предмет:  физика

Класс: 10

Тема урока: Механическое напряжение. Модуль Юнга

Место и роль урока в изучаемой теме: Восьмой урок при изучении темы «Динамика». Урок для углубленного изучения

Тип урока: открытие нового знания.

Цель урока: открытие, систематизация и расширение знаний обучающихся

Задачи:

Обучающие: Дать представление о механическом напряжении, относительном растяжении.

Развивающие: Развивать умение анализировать, сопоставлять, сравнивать, выделять главное, принимать самостоятельное решение, доказывать свою точку зрения и принимать чужую.

Воспитательные: Создать условия для положительной мотивации при изучении физики, используя разнообразные приемы деятельности, сообщая интересные сведения; воспитывать чувство уважения к собеседнику, индивидуальной культуры общения.

Планируемые результаты:

личностные:

•         формирование осознанного, уважительного и доброжелательного отношения к другому человеку, его мнению;

•         формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками и взрослыми в процессе учебной деятельности.

метапредметные:

•         умение определять понятия, создавать обобщения, классифицировать, строить  рассуждение, умозаключение и делать выводы;

•         умение создавать, применять различные продукты для решения учебной задачи;

•         умение оценивать правильность выполнения учебной задачи, собственные возможности её решения;

предметные:

•         знать: определение механического напряжения, относительного растяжения; формулу относительного растяжения; закон Гука для деформации растяжения.

•         уметь: решать задачи на применение изученных формул.

 

Используемая литература:

1. Физика. Базовый и углублённый уровни. 10 класс: учебник/ А.В. Грачёв, В.А. Погожев, А.М. Стрелецкий и др. – М.: Вентана-Граф, 2019.

2. Демонстрационный эксперимент по физике в школах и классах с углубленным изучением предмета: Механика. Молекулярная физика/ С.А. Хорошавин – М.: Просвещение, 1994.

3. Физика. Задачник. 10 – 11 кл.: пособие для общеобразовательных учреждений/ А.П. Рымкевич – М.: Дрофа, 2013

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Формируемые УУД

Время

(в мин.)

I. Организационный этап

Цель : психологически настроить учащихся на учебную деятельность   

2

Здравствуйте, ребята. Надеюсь вы сегодня настроены на работу. Хочу пожелать вам успешной работы на уроке.

 

Эпиграфом нашего урока будут слова Виктора Гюго

«Дерзайте! Ценой дерзаний достигается прогресс.»

Приветствие учителя;

 проверяют готовность к уроку.

 

Саморегуляция (Р).

Планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками (К).

 

 

II.  Постановка цели урока. Мотивация

   Цель: Включение в учебную деятельность на личностно-значимом уровне, осознание потребности к построению нового способа действий

10

Сегодня на уроке мы продолжим изучать упругие свойства твердых тел. Узнаем, какие свойства твердых тел говорят об их прочности и износостойкости.

 

Тема урока «Механическое напряжение. Модуль Юнга»

 

На прошлом уроке мы познакомились с деформациями тел и силой упругости. Вспомним:

1. Что такое деформация?

2. Приведите примеры известных вам видов деформаций.

3. Какие деформации называют упругими? Приведите примеры.

4. Сформулируйте закон Гука.

5. Приведите примеры сил упругости. Какова их природа?

 

 

 

 

 

 

 

Записывают тему урока

 

 

Ученики отвечают на вопрос учителя.

1. Изменение формы или объема тела.

2. Растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб, кручение.

3. Если после исчезновения сил, вызвавших деформации тела, оно возвращается в исходное состояние, то такие деформации называют упругими.

4. Для любого тела при упругих деформациях величины деформаций прямо пропорциональны вызвавшим их силам.

5. Сила реакции опоры, сила натяжения нити, вес тела. Эти силы имеют электромагнитную природу

 

 

 

 

Умение выражать мысли (К).

Планирование (Р).

Построение логической цепи (П).

 

 

 

 

 

III. Объяснение нового материала

Цель этапа: обеспечение восприятия, осмысления и первичного закрепления  

17

Для лучшего понимания нового материала проведем опыты

 

Опыт 1. Возьмем два резиновых жгута одинаковой длины и разного поперечного сечения, штатив с лапкой, 2 грузика, динамометр, линейка.

Прикрепим резиновый жгут меньшего поперечного сечения к штативу. Измерим длину жгута. Подвесим на него 2 грузика, измерим получившуюся длину жгут, вычислим удлинение (ll0). С помощью динамометра измерим вес грузиков. Вычислим коэффициент жесткости. Аналогично проведем опыт со жгутом большего поперечного сечения. Сравним полученные коэффициенты жесткости

Опыт 2. Возьмем два резиновых жгута разной длины и одинакового поперечного сечения, штатив с лапкой, 2 грузика, динамометр, линейка.

1. Прикрепим резиновый жгут меньшей длины к штативу. Измерим длину жгута. Подвесим на него 2 грузика, измерим получившуюся длину жгут, вычислим удлинение (ll0). С помощью динамометра измерим вес грузиков. Вычислим коэффициент жесткости.

2. Прикрепим резиновый жгут большей длины к штативу. Измерим длину жгута. Подвесим на него 2 грузика, измерим получившуюся длину жгут, вычислим удлинение (ll0). С помощью динамометра измерим вес грузиков. Вычислим коэффициент жесткости.

Сравним полученные коэффициенты жесткости

 

Для характеристики упругих свойств тела вводится механическое напряжение.

Механическое напряжение физическая величина, равная отношению силы упругости к площади поперечного сечения тела:

σ =

Напряжение измеряется в паскалях (Па).

 

Даная формула напоминает формулу для расчета давления. Но, в отличие от давления, механическое напряжение – векторная величина.

 

Из проведенных опытов мы сделали вывод, что k ~

Коэффициент пропорциональности в полученном выражении является характеристикой материала, из которого изготовлен жгут. Этот коэффициент называют модулем Юнга и обозначают буквой E.

k = Е·  (1)

Подставим формулу (1) в закон Гука и поделим левую и правую части на S, получим:

 = E·

 

Величину, равную отношению растяжения жгута к его первоначальной длине, называют относительным растяжением жгута:

ɛ =

С учетом введенных понятий, согласно закону Гука, модуль нормального механического напряжения можно вычислить по формуле:

σ = ɛ

Полученное соотношение называют законом Гука для деформации растяжения (сжатия)

 

 

Ученики проводят собственные опыты, выдвигают гипотезы, проводят их обсуждение, формулируют выводы,  проводят коррекцию

Вывод 1: чем больше площадь поперечного сечения жгута, тем больше коэффициент жесткости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод 2: чем больше длина жгута, тем меньше коэффициент жесткости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод: коэффициент жесткости тела зависит от его геометрических характеристик

Ученики: записывают определение механического напряжения,

формулу для расчета механического напряжения

записывают единицы работы l0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ученики: записывают определение относительного растяжения,

 

формулу для расчёта относительного растяжения

 

 

 

 

Ученики: записывают закон Гука для деформации растяжения (сжатия)

 

Способность видеть закономерность изучаемого явления (Л)

Планирование эксперимента; прогнозирование; алгоритмизация; производить сборку установки;
рациональное использование времени (Р)

Математическая обработка результата; использование математических символов (П)

Обсуждение результатов и формулировка вывода (К)

 

 

 

 

 

 

 

IV. Первичное закрепление

Цель этапа: проговаривание и закрепление нового знания; выявление пробелов первичного осмысления изученного материала, неверных представлений учащихся; проведение коррекции.

5

  

 

  Задача

К закрепленной одним концом проволоке диаметром 2мм подвешен груз массой 10кг. Найти механическое напряжение в проволоке.

 

 

 

 

 

 

Самостоятельно решают задачу, повторяя, систематизируя изученный материал.

 

Записывают в тетрадь

 

Выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий (П).

 

 

V. Итог урока

Цель этапа: осознание учащихсяся своей учебной деятельности, самооценка результатов деятельности своей и всего класса

6

 

 

— Какие физические величины мы изучили сегодня на уроке?

— Что называют механическим напряжением?

— Что называют модулем Юнга?

— Что называют относительным растяжением?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Домашнее задание.

§ 19, упражнение 1 с.122

 

Учитель:  Ребята! Спасибо за урок. Вы сегодня очень хорошо поработали.

Учащиеся дают ответы на вопросы.

— Механическое напряжение, модуль Юнга, относительное растяжение

— физическая величина, равная отношению силы упругости к площади поперечного сечения тела

— характеристика материала, из которого изготовлен жгут

— Величина, равная отношению растяжения жгута к его первоначальной длине

 

Анализирую свою деятельность, оценивают степень освоения материала.

 

 

 

Записывают домашнее задание.

Рефлексия способов и условий действия; (П).

Самооценка; следование в поведении моральным нормам и этическим требованиям (Л).

Выражение своих мыслей полно и точно; формулирование и аргументация своего мнения, учет разных мнений (К).

 

 

 

вес. Билейские основы современной науки

Механическое напряжение и деформация: вес

Химическая энергия — это один вид потенциальной энергии, которая накапливает способность совершения работы, но остается незаметной и не используется, пока ее не высвободить. Другой вид потенциальной энергии заключен в любом сжатом или растянутом эластичном материале: материал, к которому было приложено усилие, высвобождаясь, приобретает свою первоначальную форму, при этом выполняя работу. Примерами могут служить сжатая или растянутая пружина, вода, которую удерживает плотина или сжимает давлением насос, сжатый воздух или пар под давлением. Один из законов физики гласит, что напряжение пропорционально деформации, то есть, что потенциальная энергия материала прямо пропорциональна линейному изменению его формы. Запас энергии по сути является результатом напряжения и деформации.

Очевидно, о высвобождении из Слова Божия духовной параллели этому виду энергии говорит Лука: «Закон и пророки до Иоанна; с сего времени Царствие Божие благовествуется, и всякий усилием входит в него. Но скорее небо и земля прейдут, нежели одна черта из закона пропадет» (16:16-17). Здесь сказано, что, когда проповедуется Слово, на слушателей оказывается давление, заставляющее их «усилием входить» в Царствие Божие, или «силою брать» его, как сказано в параллельном месте у Матфея 11:12. Только когда слушающий Слово перестает сопротивляться силе Духа, которая тянет его в Царство Божие, и «напряжение», или «деформация», его сердца исчезает, — только тогда он действительно «освобождается от закона» (Рим. 8:2).

Гравитационная энергия, проявляющаяся как вес предметов, — еще один вид потенциальной энергии. Ею выражается способность предмета, поднятого вверх вопреки гравитации, упасть, когда он будет отпущен. Эта энергия измеряется произведением веса предмета и его высоты над землей или другой поверхностью, на которую он должен упасть. Так и Слово Божие — огромное бремя, тяготеющее над теми, кто ему сопротивляется. Например, кто-то в коринфской церкви смеялся над внешностью апостола Павла и его манерой речи, но отмахнуться от его вдохновенных свыше посланий, заключающих в себе Слово Божие, было уже не так просто. «… Некто говорит: «в посланиях он строг и силен, а в личном присутствии слаб, и речь его незначительна» (2 Кор. 10:10).

В чем измеряется напряжение: единица измерения напряжения

О том, что в электротехнике есть такое понятие, как напряжение, знают многие. Напряжение может быть постоянным или переменным, оно может иметь различные величины и разную форму. Но в отличие от силы тока объяснить, что называется электрическим напряжением, могут далеко не все. Также многие знают, что напряжение измеряется в Вольтах, но что это за величина? Постараемся разобраться в этих и подобных вопросах.

Что такое электрическое напряжение?

Прежде чем разбираться в таких тонкостях, вспомним, что такое электрический ток. Упорядоченное движение заряженных частиц по замкнутой цепи называется электрическим током. А теперь подумаем, что заставляет эти заряженные частицы двигаться? Есть несколько способов заставить их перемещаться:

  • механическое;
  • химическое;
  • фотоэлектрическое;
  • статистическое;
  • атмосферное;
  • биологическое.

Для широкого пользования применяют первые два способа, их и разберем. При механическом способе вокруг катушки вращается магнит, или, наоборот, вокруг магнита вращается катушка, не так важно, главное, чтобы они двигались относительно друг друга.

Когда происходит такой процесс, в катушке электроны начинают двигаться вслед за магнитным полем, на концах катушки появляется заряд противоположного знака. То есть на одном конце имеется положительный заряд, на другом отрицательный.

Если катушку соединить проводом, то по проводу пойдет ток, потому что противоположно заряженные частицы притягиваются. А раз на концах катушки имеется разность потенциалов, то они стремятся соединиться, провод помогает им в этом.

Логично, что чем больше заряда накапливается на концах катушки, тем сильнее будет притяжение. Вот эту разность зарядов, в большинстве случаев, принято считать напряжением.

Единица измерения напряжения

Само по себе напряжение не производит работу, это делают заряды, перемещающиеся по цепи. Например, при движении электронов по вольфрамовой нити, электроны сталкиваются с атомами вольфрама и отдают ему часть энергии.

Благодаря этому нить нагревается и испускает электромагнитное излучение: тепло и свет. Но чтобы нить накалилась до необходимой температуры, необходимо точно знать сопротивление ее и подаваемое напряжение. В чем измеряется напряжение?

Единицей измерения напряжения служит Вольт. В русском обозначении используется буква В, в международном – V. Что понимается под напряжением в 1В? При таком напряжении по цепи должен идти постоянный ток величиной 1 А и совершаться работа мощностью 1 Вт.

Электрическое напряжение измеряется в Вольтах, названа эта величина в честь итальянского ученого Алессандро Вольта

По другому определению при напряжении в 1 В для перемещения заряда в 1 Кулон совершается работа в 1 Джоуль. Если более подробно рассматривать, в каких единицах измеряется напряжение, то следует отметить более крупную величину в 1 кВ (киловольт) и более мелкие: 1 мВ (милливольт), 1 мкВ (микровольт). Более подробную информацию можно увидеть в приведенной таблице:

От чего зависит напряжение

Как было показано выше, источники питания могут иметь разную природу. Так, грозовой разряд может достигать напряжения в 100 МВ и более, а в живом организме до нескольких вольт: у электрического ската 200–250 В; электрического угря до 650В. Гальванические элементы рассчитаны на питание приборов, для которых они предназначены и имеют напряжение до нескольких десятков вольт.

Также электрическое напряжение зависит от норм страны, где оно используется. Хотя напряжение на электростанциях имеет небольшое значение, с помощью трансформаторов его поднимают до нескольких десятков или сотен киловольт. Это снижает потери при передачах его на большие расстояния.

Каким прибором измеряется напряжение

Важно знать не только в чем измеряется напряжение, но и с помощью какого прибора можно произвести это измерение. Для этого потребуется вольтметр.

Несколько десятилетий назад существовали стрелочные приборы. В них стрелка отклонялась под действием электромагнита, выполненного в виде рамочной катушки, расположенной в постоянном магните. В современных приборах применяется жидкокристаллическое табло, а показания определяются встроенной микросхемой.

Осторожно! При измерении напряжения переключатель выбора измеряемых величин не должен оказаться в области измерения тока, это неизбежно приведет к выходу прибора из строя.

У некоторых может возникнуть вопрос: что лучше, отдельный вольтметр или мультиметр? Не имеет значения, каким прибором измеряется напряжение, все они приспособлены для этого. Те погрешности, которые содержатся в широко распространенных приборах, вполне допустимы для бытовых измерений.

Качество же прибора не зависит от его сложности или функциональности, как правило, это связано с недобросовестностью или неопытностью производителя.

Виды напряжения

Во время измерения напряжения важно знать, с каким родом напряжения мы имеем дело. Дело в том, что для получения желаемого результата необходимо:

  • знать род тока;
  • иметь представление о возможной величине;
  • знать возможности прибора.

От рода тока будет зависеть, в какой области прибора следует устанавливать круговой переключатель. Также может иметь значение расположения щупов относительно клемм источника питания. Хотя многие приборы защищены от неправильного выбора шкалы измерений, неправильно выбранная шкала может значительно повлиять на показания.

Мультиметры способны измерять постоянное и переменное напряжение, но что касается переменного тока, здесь они ограничены в выборе. Рассмотрим это более подробно.

Постоянное напряжение

Электрическое напряжение бывает:

  • постоянное;
  • переменное.

К постоянному току традиционно относят следующие источники:

  • гальванические элементы, солнечные батареи;
  • выпрямители;
  • генераторы постоянного тока.

Из них только первый источник действительно считается постоянным. По определению постоянным называется ток, не изменяющийся по величине и направлению. Выпрямители выдают однонаправленный пульсирующий ток, у которого есть своя частота.

Использование сглаживающих фильтров снижает эти колебания, но полностью не устраняет их, по крайней мере, в большинстве выпрямителях. Что касается генераторов, то у них и вовсе напряжение «скачет» от нуля до максимального значения. Это тоже требует сглаживание импульсов.

Гальванические элементы, как и солнечные батареи, на самом деле выдают постоянный ток. Конечно, при разряде элемента напряжение падает, но это происходит независимо от самого источника.

Для измерения постоянного напряжения необходимо соблюдать полярность. Поэтому щупы многих вольтметров или их провода окрашиваются в разные цвета.

Переменное напряжение

К переменному току можно отнести:

Синусоидальный ток отличается от других видов тем, что напряжение переходит нулевую отметку. В одном периоде напряжение с нуля доходит до максимального положительного значения, а затем снижается до максимального отрицательного значения, переходя нулевое значение. Пульсирующее и выпрямленное напряжения измеряются постоянным вольтметром, в то время как синусоидальный измеряется переменным вольтметром.

Синусоидальный ток многим отличается от постоянного. Например, различают способ измерения:

  • фазный;
  • линейный.

Фазное напряжение измеряется между нулевым проводом и фазой, в то время как линейное измеряется между фазами. Поскольку напряжение во времени постоянно меняется, можно определить его разные значения:

  • мгновенное;
  • амплитудное;
  • среднее;
  • среднеквадратическое;
  • средневыпрямленное.

Мгновенным напряжением называется напряжение, соответствующее мгновенному значению по времени. То есть оно может иметь любое значение как в положительной области, так и в отрицательной.

Амплитудное – напряжение между двумя максимальными значениями периода. Среднее значение в переменном токе равно нулю.

Среднеквадратическое, это именно то значение, которое показывает мультиметр. Средневыпрямленное напряжение приравнивается к постоянному току.

Мы разобрали не только, в чем измеряется напряжение, но и разницу между постоянным и переменным напряжением. Узнали, что переменное напряжение можно измерять различными способами. Вся эта информация поможет лучше понимать специфичные формулировки, связанные с напряжением.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Перевод единиц измерения кгс см2. Использование конвертера «Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер плотности потока водяного пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 мегапаскаль [МПа] = 10,1971621297793 килограмм-сила на кв. сантиметр [кгс/см²]

Исходная величина

Преобразованная величина

паскаль эксапаскаль петапаскаль терапаскаль гигапаскаль мегапаскаль килопаскаль гектопаскаль декапаскаль деципаскаль сантипаскаль миллипаскаль микропаскаль нанопаскаль пикопаскаль фемтопаскаль аттопаскаль ньютон на кв. метр ньютон на кв. сантиметр ньютон на кв. миллиметр килоньютон на кв. метр бар миллибар микробар дина на кв. сантиметр килограмм-сила на кв. метр килограмм-сила на кв. сантиметр килограмм-сила на кв. миллиметр грамм-сила на кв. сантиметр тонна-сила (кор.) на кв. фут тонна-сила (кор.) на кв. дюйм тонна-сила (дл.) на кв. фут тонна-сила (дл.) на кв. дюйм килофунт-сила на кв. дюйм килофунт-сила на кв. дюйм фунт-сила на кв. фут фунт-сила на кв. дюйм psi паундаль на кв. фут торр сантиметр ртутного столба (0°C) миллиметр ртутного столба (0°C) дюйм ртутного столба (32°F) дюйм ртутного столба (60°F) сантиметр вод. столба (4°C) мм вод. столба (4°C) дюйм вод. столба (4°C) фут водяного столба (4°C) дюйм водяного столба (60°F) фут водяного столба (60°F) техническая атмосфера физическая атмосфера децибар стен на квадратный метр пьеза бария (барий) Планковское давление метр морской воды фут морской воды (при 15°С) метр вод. столба (4°C)

Общие сведения

В физике давление определяется как сила, действующая на единицу площади поверхности. Если две одинаковые силы действуют на одну большую и одну меньшую поверхность, то давление на меньшую поверхность будет больше. Согласитесь, гораздо страшнее, если вам на ногу наступит обладательница шпилек, чем хозяйка кроссовок. Например, если надавить лезвием острого ножа на помидор или морковь, овощ будет разрезан пополам. Площадь поверхности лезвия, соприкасающаяся с овощем, мала, поэтому давление достаточно велико, чтобы разрезать этот овощ. Если же надавить с той же силой на помидор или морковь тупым ножом, то, скорее всего, овощ не разрежется, так как площадь поверхности ножа теперь больше, а значит давление — меньше.

В системе СИ давление измеряется в паскалях, или ньютонах на квадратный метр.

Относительное давление

Иногда давление измеряется как разница абсолютного и атмосферного давления. Такое давление называется относительным или манометрическим и именно его измеряют, например, при проверке давления в автомобильных шинах. Измерительные приборы часто, хотя и не всегда, показывают именно относительное давление.

Атмосферное давление

Атмосферное давление — это давление воздуха в данном месте. Обычно оно обозначает давление столба воздуха на единицу площади поверхности. Изменение в атмосферном давлении влияет на погоду и температуру воздуха. Люди и животные страдают от сильных перепадов давления. Пониженное давление вызывает у людей и животных проблемы разной степени тяжести, от психического и физического дискомфорта до заболеваний с летальным исходом. По этой причине, в кабинах самолетов поддерживается давление выше атмосферного на данной высоте, потому что атмосферное давление на крейсерской высоте полета слишком низкое.

Атмосферное давление понижается с высотой. Люди и животные, живущие высоко в горах, например в Гималаях, адаптируются к таким условиям. Путешественники, напротив, должны принять необходимые меры предосторожности, чтобы не заболеть из-за того, что организм не привык к такому низкому давлению. Альпинисты, например, могут заболеть высотной болезнью, связанной с недостатком кислорода в крови и кислородным голоданием организма. Это заболевание особенно опасно, если находиться в горах длительное время. Обострение высотной болезни ведет к серьезным осложнениям, таким как острая горная болезнь, высокогорный отек легких, высокогорный отек головного мозга и острейшая форма горной болезни. Опасность высотной и горной болезней начинается на высоте 2400 метров над уровнем моря. Во избежание высотной болезни доктора советуют не употреблять депрессанты, такие как алкоголь и снотворное, пить много жидкости, и подниматься на высоту постепенно, например, пешком, а не на транспорте. Также полезно есть большое количество углеводов, и хорошо отдыхать, особенно если подъем в гору произошел быстро. Эти меры позволят организму привыкнуть к кислородной недостаточности, вызванной низким атмосферным давлением. Если следовать этим рекомендациям, то организму сможет вырабатывать больше красных кровяных телец для транспортировки кислорода к мозгу и внутренним органам. Для этого организм увеличат пульс и частоту дыхания.

Первая медицинская помощь в таких случаях оказывается немедленно. Важно переместить больного на более низкую высоту, где атмосферное давление выше, желательно на высоту ниже, чем 2400 метров над уровнем моря. Также используются лекарства и портативные гипербарические камеры. Это легкие переносные камеры, в которых можно повысить давление с помощью ножного насоса. Больного горной болезнью кладут в такую камеру, в которой поддерживается давление, соответствующее более низкой высоте над уровнем моря. Такая камера используется только для оказания первой медицинской помощи, после чего больного необходимо спустить ниже.

Некоторые спортсмены используют низкое давление, чтобы улучшить кровообращение. Обычно для этого тренировки проходят в нормальных условиях, а спят эти спортсмены в среде с низким давлением. Таким образом, их организм привыкает к высокогорным условиям и начинает вырабатывать больше красных кровяных телец, что, в свою очередь, повышает количество кислорода в крови, и позволяет достичь более высоких результатов в спорте. Для этого выпускаются специальные палатки, давление в которых регулируются. Некоторые спортсмены даже изменяют давление во всей спальне, но герметизация спальни — дорогостоящий процесс.

Скафандры

Пилотам и космонавтам приходится работать в среде с низким давлением, поэтому они работают в скафандрах, позволяющих компенсировать низкое давление окружающей среды. Космические скафандры полностью защищают человека от окружающей среды. Их используют в космосе. Высотно-компенсационные костюмы используют пилоты на больших высотах — они помогают пилоту дышать и противодействуют низкому барометрическому давлению.

Гидростатическое давление

Гидростатическое давление — это давление жидкости, вызванное силой тяжести. Это явление играет огромную роль не только в технике и физике, но также и в медицине. Например, кровяное давление — это гидростатическое давление крови на стенки кровеносных сосудов. Кровяное давление — это давление в артериях. Оно представлено двумя величинами: систолическим, или наибольшим давлением, и диастолическим, или наименьшим давлением во время сердцебиения. Приборы для измерения артериального давления называются сфигмоманометрами или тонометрами. За единицу артериального давления приняты миллиметры ртутного столба.

Кружка Пифагора — занимательный сосуд, использующий гидростатическое давление, а конкретно — принцип сифона. Согласно легенде, Пифагор изобрел эту чашку, чтобы контролировать количество выпитого вина. По другим источникам эта чашка должна была контролировать количество выпитой воды во время засухи. Внутри кружки находится изогнутая П-образная трубка, спрятанная под куполом. Один конец трубки длиннее, и заканчивается отверстием в ножке кружки. Другой, более короткий конец, соединен отверстием с внутренним дном кружки, чтобы вода в чашке наполняла трубку. Принцип работы кружки схож с работой современного туалетного бачка. Если уровень жидкости становится выше уровня трубки, жидкость перетекает во вторую половину трубки и вытекает наружу, благодаря гидростатическому давлению. Если уровень, наоборот, ниже, то кружкой можно спокойно пользоваться.

Давление в геологии

Давление — важное понятие в геологии. Без давления невозможно формирование драгоценных камней, как природных, так и искусственных. Высокое давление и высокая температура необходимы также и для образования нефти из остатков растений и животных. В отличие от драгоценных камней, в основном образующихся в горных породах, нефть формируется на дне рек, озер, или морей. Со временем над этими остатками собирается всё больше и больше песка. Вес воды и песка давит на остатки животных и растительных организмов. Со временем этот органический материал погружается глубже и глубже в землю, достигая нескольких километров под поверхностью земли. Температура увеличивается на 25 °C с погружением на каждый километр под земной поверхностью, поэтому на глубине нескольких километров температура достигает 50–80 °C. В зависимости от температуры и перепада температур в среде формирования, вместо нефти может образоваться природный газ.

Природные драгоценные камни

Образование драгоценных камней не всегда одинаково, но давление — это одна из главных составных частей этого процесса. К примеру, алмазы образуются в мантии Земли, в условиях высокого давления и высокой температуры. Во время вулканических извержений алмазы перемещаются в верхние слои поверхности Земли благодаря магме. Некоторые алмазы попадают на Землю с метеоритов, и ученые считают, что они образовались на планетах, похожих на Землю.

Синтетические драгоценные камни

Производство синтетических драгоценных камней началось в 1950-х годах, и набирает популярность в последнее время. Некоторые покупатели предпочитают природные драгоценные камни, но искусственные камни становятся все более и более популярными, благодаря низкой цене и отсутствию проблем, связанных с добычей натуральных драгоценных камней. Так, многие покупатели выбирают синтетические драгоценные камни потому, что их добыча и продажа не связана с нарушением прав человека, детским трудом и финансированием войн и вооруженных конфликтов.

Одна из технологий выращивания алмазов в лабораторных условиях — метод выращивания кристаллов при высоком давлении и высокой температуре. В специальных устройствах углерод нагревают до 1000 °C и подвергают давлению около 5 гигапаскалей. Обычно в качестве кристалла-затравки используют маленький алмаз, а для углеродной основы применяют графит. Из него и растет новый алмаз. Это самый распространенный метод выращивания алмазов, особенно в качестве драгоценных камней, благодаря низкой себестоимости. Свойства алмазов, выращенных таким способом, такие же или лучше, чем свойства натуральных камней. Качество синтетических алмазов зависит от метода их выращивания. По сравнению с натуральными алмазами, которые чаще всего прозрачны, большинство искусственных алмазов окрашено.

Благодаря их твердости, алмазы широко используются на производстве. Помимо этого ценятся их высокая теплопроводность, оптические свойства и стойкость к щелочам и кислотам. Режущие инструменты часто покрывают алмазной пылью, которую также используют в абразивных веществах и материалах. Большая часть алмазов в производстве — искусственного происхождения из-за низкой цены и потому, что спрос на такие алмазы превышает возможности добывать их в природе.

Некоторые компании предлагают услуги по созданию мемориальных алмазов из праха усопших. Для этого после кремации прах очищается, пока не получится углерод, и затем на его основе выращивают алмаз. Изготовители рекламируют эти алмазы как память об ушедших, и их услуги пользуются популярностью, особенно в странах с большим процентом материально обеспеченных граждан, например в США и Японии.

Метод выращивания кристаллов при высоком давлении и высокой температуре

Метод выращивания кристаллов при высоком давлении и высокой температуре в основном используется для синтеза алмазов, но с недавнего времени этот метод помогает усовершенствовать натуральные алмазы или изменить их цвет. Для искусственного выращивания алмазов используют разные прессы. Самый дорогой в обслуживании и самый сложный из них — это пресс кубического типа. Он используется в основном для улучшения или изменения цвета натуральных алмазов. Алмазы растут в прессе со скоростью примерно 0,5 карата в сутки.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Таблица перевода единиц измерения давления. Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст.; мм в.ст.; м в.ст., кг/см 2 ; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы в.ст.

Обратите внимание, тут 2 таблицы и список . Вот еще полезная ссылка:

Таблица перевода единиц измерения давления. Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст.; мм в.ст.; м в.ст., кг/см 2; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы в.ст.
В единицы:
Па (Н/м 2) МПа bar atmosphere мм рт. ст. мм в.ст. м в.ст. кгс/см 2
Следует умножить на:
Па (Н/м 2) 1 1*10 -6 10 -5 9.87*10 -6 0.0075 0.1 10 -4 1.02*10 -5
МПа 1*10 6 1 10 9.87 7.5*10 3 10 5 10 2 10.2
бар 10 5 10 -1 1 0.987 750 1.0197*10 4 10.197 1.0197
атм 1.01*10 5 1.01* 10 -1 1.013 1 759.9 10332 10.332 1.03
мм рт. ст. 133.3 133.3*10 -6 1.33*10 -3 1.32*10 -3 1 13.3 0.013 1.36*10 -3
мм в.ст. 10 10 -5 0.000097 9.87*10 -5 0.075 1 0.001 1.02*10 -4
м в.ст. 10 4 10 -2 0.097 9.87*10 -2 75 1000 1 0.102
кгс/см 2 9.8*10 4 9.8*10 -2 0.98 0.97 735 10000 10 1
47.8 4.78*10 -5 4.78*10 -4 4.72*10 -4 0.36 4.78 4.78 10 -3 4.88*10 -4
6894.76 6.89476*10 -3 0.069 0.068 51.7 689.7 0.690 0.07
Дюймов рт.ст. / inches Hg 3377 3.377*10 -3 0.0338 0.033 25.33 337.7 0.337 0.034
Дюймов в.ст. / inches H 2 O 248.8 2.488*10 -2 2.49*10 -3 2.46*10 -3 1.87 24.88 0.0249 0.0025
Таблица перевода единиц измерения давления. Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст.; мм в.ст.; м в.ст., кг/см 2; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы в.ст .
Для того, чтобы перевести давление в единицах: В единицы:
фунтов на кв. фут / pound square feet (psf) фунтов на кв. дюйм / pound square inches (psi) Дюймов рт.ст. / inches Hg Дюймов в.ст. / inches H 2 O
Следует умножить на:
Па (Н/м 2) 0.021 1.450326*10 -4 2.96*10 -4 4.02*10 -3
МПа 2.1*10 4 1.450326*10 2 2.96*10 2 4.02*10 3
бар 2090 14.50 29.61 402
атм 2117.5 14.69 29.92 407
мм рт. ст. 2.79 0.019 0.039 0.54
мм в.ст. 0.209 1.45*10 -3 2.96*10 -3 0.04
м в.ст. 209 1.45 2.96 40.2
кгс/см 2 2049 14.21 29.03 394
фунтов на кв. фут / pound square feet (psf) 1 0.0069 0.014 0.19
фунтов на кв. дюйм / pound square inches (psi) 144 1 2.04 27.7
Дюймов рт.ст. / inches Hg 70.6 0.49 1 13.57
Дюймов в.ст. / inches H 2 O 5.2 0.036 0.074 1

Подробный список единиц давления:

  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0000102 Атмосфера «метрическая» / Atmosphere (metric)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0000099 Atmosphere (standard) = Standard atmosphere
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.00001 Бар / Bar
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 Барад / Barad
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0007501 Сантиметров рт. ст. (0 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0101974 Сантиметров во. ст. (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 Дин/квадратный сантиметр
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0003346 Футов водяного столба / Foot of water (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -9 Гигапаскалей
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.01
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0002953 Дюмов рт.ст. / Inch of mercury (0 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0002961 Дюймов рт. ст. / Inch of mercury (15.56 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0040186 Дюмов в.ст. / Inch of water (15.56 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0040147 Дюмов в.ст. / Inch of water (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0000102 кгс/см 2 / Kilogram force/centimetre 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0010197 кгс/дм 2 / Kilogram force/decimetre 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.101972 кгс/м 2 / Kilogram force/meter 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -7 кгс/мм 2 / Kilogram force/millimeter 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -3 кПа
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -7 Килофунтов силы/ квадратный дюйм / Kilopound force/square inch
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -6 МПа
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.000102 Метров в.ст. / Meter of water (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 Микробар / Microbar (barye, barrie)
  • 1 Па (Н/м 2) = 7.50062 Микронов рт.ст. / Micron of mercury (millitorr)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.01 Милибар / Millibar
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0075006 Миллиметров рт.ст / Millimeter of mercury (0 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.10207 Миллиметров в.ст. / Millimeter of water (15.56 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.10197 Миллиметров в.ст. / Millimeter of water (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) =7.5006 Миллиторр / Millitorr
  • 1 Па (Н/м 2) = 1Н/м 2 / Newton/square meter
  • 1 Па (Н/м 2) = 32.1507 Повседневных унций / кв. дюйм / Ounce force (avdp)/square inch
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0208854 Фунтов силы на кв. фут / Pound force/square foot
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.000145 Фунтов силы на кв. дюйм / Pound force/square inch
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.671969 Паундалов на кв. фут / Poundal/square foot
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0046665 Паундалов на кв. дюйм / Poundal/square inch
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0000093 Длинных тонн на кв. фут / Ton (long)/foot 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -7 Длинных тонн на кв. дюйм / Ton (long)/inch 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0000104 Коротких тонн на кв. фут / Ton (short)/foot 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -7 Тонн на кв. дюйм / Ton/inch 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0075006 Торр / Torr

Ниже приведены единицы измерения давления, которые применяются для описания параметров компрессорной техники, воздуходувок и вакуумных насосов

Соотношение между единицами измерения давления
МПа бар мм.рт.ст. атм. кгс/см2 PSI
1 МПа = 1 10 7500,7 9,8692 10,197 145,04
1 бар = 0,1 1 750,07 0,98692 1,0197 14,504
1мм.рт.ст.= 133,32 Па 1,333*10 -3 1 1,316*10 -3 1,359*10 -3 0,01934
1 атм. = 0,10133 1,0133 760 1 1,0333 14,696
1 кгс/см 2 = 0,098066 0,98066 735,6 0,96784 1 14,223
1 PSI = 6,8946 кПа 0,068946 51,715 0,068045 0, 070307 1

В таблице даны следующие обозначения: МПа — мегапаскаль или 10 6 Па (Паскалей), 1 Па= 1 Н/м 2 ; мм.рт.ст. — миллиметр ртутного столба; атм. — физическая атмосфера; ат. =1 кгс/см 2 — техническая атмосфера; PSI (pounds per square inch) — фунт на квадратный дюйм (единица давления, используемая в США и Великобритании).

Значение давления может отсчитываться от 0 (абсолютное давление или ground в англоязычной терминологии) или от атмосферного (избыточное давление или induced по английски). Если, например, давление измеряется в технических атмосферах, то абсолютное давление обозначается как ата, а избыточное — как ати, например, 9 ата, 8 ати.

Единицы измерения производительности компрессоров и вакуумных насосов

Производительность компрессоров измеряется как объем сжимаемого газа за единицу времени. Основная применяемая единица – метр кубический в минуту (м 3 /мин.). Используемые единицы – л/мин. (1 л/мин=0,001 м 3 /мин.), м 3 /час (1 м 3 /час =1/60 м 3 /мин.), л/с (1 л/с = 60 л/мин. = 0,06 м 3 /мин.). Производительность приводят, как правило, либо для условий (давление и температура газа) всасывания, либо для нормальных условий (давление 1 атм., температура 0 о С). В последнем случае перед единицей объема ставят букву “н” (например, 5 нм 3 /мин). В англоязычных странах в качестве единицы производительности используют кубический фут в минуту (cubic foot per minute или CFM). 1 CFM = 28,3168 л/мин. = 0,02832 м 3 /мин. 1 м 3 /мин =35,314 CFM.

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер плотности потока водяного пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 мегапаскаль [МПа] = 0,101971621297793 килограмм-сила на кв. миллиметр [кгс/мм²]

Исходная величина

Преобразованная величина

паскаль эксапаскаль петапаскаль терапаскаль гигапаскаль мегапаскаль килопаскаль гектопаскаль декапаскаль деципаскаль сантипаскаль миллипаскаль микропаскаль нанопаскаль пикопаскаль фемтопаскаль аттопаскаль ньютон на кв. метр ньютон на кв. сантиметр ньютон на кв. миллиметр килоньютон на кв. метр бар миллибар микробар дина на кв. сантиметр килограмм-сила на кв. метр килограмм-сила на кв. сантиметр килограмм-сила на кв. миллиметр грамм-сила на кв. сантиметр тонна-сила (кор.) на кв. фут тонна-сила (кор.) на кв. дюйм тонна-сила (дл.) на кв. фут тонна-сила (дл.) на кв. дюйм килофунт-сила на кв. дюйм килофунт-сила на кв. дюйм фунт-сила на кв. фут фунт-сила на кв. дюйм psi паундаль на кв. фут торр сантиметр ртутного столба (0°C) миллиметр ртутного столба (0°C) дюйм ртутного столба (32°F) дюйм ртутного столба (60°F) сантиметр вод. столба (4°C) мм вод. столба (4°C) дюйм вод. столба (4°C) фут водяного столба (4°C) дюйм водяного столба (60°F) фут водяного столба (60°F) техническая атмосфера физическая атмосфера децибар стен на квадратный метр пьеза бария (барий) Планковское давление метр морской воды фут морской воды (при 15°С) метр вод. столба (4°C)

Общие сведения

В физике давление определяется как сила, действующая на единицу площади поверхности. Если две одинаковые силы действуют на одну большую и одну меньшую поверхность, то давление на меньшую поверхность будет больше. Согласитесь, гораздо страшнее, если вам на ногу наступит обладательница шпилек, чем хозяйка кроссовок. Например, если надавить лезвием острого ножа на помидор или морковь, овощ будет разрезан пополам. Площадь поверхности лезвия, соприкасающаяся с овощем, мала, поэтому давление достаточно велико, чтобы разрезать этот овощ. Если же надавить с той же силой на помидор или морковь тупым ножом, то, скорее всего, овощ не разрежется, так как площадь поверхности ножа теперь больше, а значит давление — меньше.

В системе СИ давление измеряется в паскалях, или ньютонах на квадратный метр.

Относительное давление

Иногда давление измеряется как разница абсолютного и атмосферного давления. Такое давление называется относительным или манометрическим и именно его измеряют, например, при проверке давления в автомобильных шинах. Измерительные приборы часто, хотя и не всегда, показывают именно относительное давление.

Атмосферное давление

Атмосферное давление — это давление воздуха в данном месте. Обычно оно обозначает давление столба воздуха на единицу площади поверхности. Изменение в атмосферном давлении влияет на погоду и температуру воздуха. Люди и животные страдают от сильных перепадов давления. Пониженное давление вызывает у людей и животных проблемы разной степени тяжести, от психического и физического дискомфорта до заболеваний с летальным исходом. По этой причине, в кабинах самолетов поддерживается давление выше атмосферного на данной высоте, потому что атмосферное давление на крейсерской высоте полета слишком низкое.

Атмосферное давление понижается с высотой. Люди и животные, живущие высоко в горах, например в Гималаях, адаптируются к таким условиям. Путешественники, напротив, должны принять необходимые меры предосторожности, чтобы не заболеть из-за того, что организм не привык к такому низкому давлению. Альпинисты, например, могут заболеть высотной болезнью, связанной с недостатком кислорода в крови и кислородным голоданием организма. Это заболевание особенно опасно, если находиться в горах длительное время. Обострение высотной болезни ведет к серьезным осложнениям, таким как острая горная болезнь, высокогорный отек легких, высокогорный отек головного мозга и острейшая форма горной болезни. Опасность высотной и горной болезней начинается на высоте 2400 метров над уровнем моря. Во избежание высотной болезни доктора советуют не употреблять депрессанты, такие как алкоголь и снотворное, пить много жидкости, и подниматься на высоту постепенно, например, пешком, а не на транспорте. Также полезно есть большое количество углеводов, и хорошо отдыхать, особенно если подъем в гору произошел быстро. Эти меры позволят организму привыкнуть к кислородной недостаточности, вызванной низким атмосферным давлением. Если следовать этим рекомендациям, то организму сможет вырабатывать больше красных кровяных телец для транспортировки кислорода к мозгу и внутренним органам. Для этого организм увеличат пульс и частоту дыхания.

Первая медицинская помощь в таких случаях оказывается немедленно. Важно переместить больного на более низкую высоту, где атмосферное давление выше, желательно на высоту ниже, чем 2400 метров над уровнем моря. Также используются лекарства и портативные гипербарические камеры. Это легкие переносные камеры, в которых можно повысить давление с помощью ножного насоса. Больного горной болезнью кладут в такую камеру, в которой поддерживается давление, соответствующее более низкой высоте над уровнем моря. Такая камера используется только для оказания первой медицинской помощи, после чего больного необходимо спустить ниже.

Некоторые спортсмены используют низкое давление, чтобы улучшить кровообращение. Обычно для этого тренировки проходят в нормальных условиях, а спят эти спортсмены в среде с низким давлением. Таким образом, их организм привыкает к высокогорным условиям и начинает вырабатывать больше красных кровяных телец, что, в свою очередь, повышает количество кислорода в крови, и позволяет достичь более высоких результатов в спорте. Для этого выпускаются специальные палатки, давление в которых регулируются. Некоторые спортсмены даже изменяют давление во всей спальне, но герметизация спальни — дорогостоящий процесс.

Скафандры

Пилотам и космонавтам приходится работать в среде с низким давлением, поэтому они работают в скафандрах, позволяющих компенсировать низкое давление окружающей среды. Космические скафандры полностью защищают человека от окружающей среды. Их используют в космосе. Высотно-компенсационные костюмы используют пилоты на больших высотах — они помогают пилоту дышать и противодействуют низкому барометрическому давлению.

Гидростатическое давление

Гидростатическое давление — это давление жидкости, вызванное силой тяжести. Это явление играет огромную роль не только в технике и физике, но также и в медицине. Например, кровяное давление — это гидростатическое давление крови на стенки кровеносных сосудов. Кровяное давление — это давление в артериях. Оно представлено двумя величинами: систолическим, или наибольшим давлением, и диастолическим, или наименьшим давлением во время сердцебиения. Приборы для измерения артериального давления называются сфигмоманометрами или тонометрами. За единицу артериального давления приняты миллиметры ртутного столба.

Кружка Пифагора — занимательный сосуд, использующий гидростатическое давление, а конкретно — принцип сифона. Согласно легенде, Пифагор изобрел эту чашку, чтобы контролировать количество выпитого вина. По другим источникам эта чашка должна была контролировать количество выпитой воды во время засухи. Внутри кружки находится изогнутая П-образная трубка, спрятанная под куполом. Один конец трубки длиннее, и заканчивается отверстием в ножке кружки. Другой, более короткий конец, соединен отверстием с внутренним дном кружки, чтобы вода в чашке наполняла трубку. Принцип работы кружки схож с работой современного туалетного бачка. Если уровень жидкости становится выше уровня трубки, жидкость перетекает во вторую половину трубки и вытекает наружу, благодаря гидростатическому давлению. Если уровень, наоборот, ниже, то кружкой можно спокойно пользоваться.

Давление в геологии

Давление — важное понятие в геологии. Без давления невозможно формирование драгоценных камней, как природных, так и искусственных. Высокое давление и высокая температура необходимы также и для образования нефти из остатков растений и животных. В отличие от драгоценных камней, в основном образующихся в горных породах, нефть формируется на дне рек, озер, или морей. Со временем над этими остатками собирается всё больше и больше песка. Вес воды и песка давит на остатки животных и растительных организмов. Со временем этот органический материал погружается глубже и глубже в землю, достигая нескольких километров под поверхностью земли. Температура увеличивается на 25 °C с погружением на каждый километр под земной поверхностью, поэтому на глубине нескольких километров температура достигает 50–80 °C. В зависимости от температуры и перепада температур в среде формирования, вместо нефти может образоваться природный газ.

Природные драгоценные камни

Образование драгоценных камней не всегда одинаково, но давление — это одна из главных составных частей этого процесса. К примеру, алмазы образуются в мантии Земли, в условиях высокого давления и высокой температуры. Во время вулканических извержений алмазы перемещаются в верхние слои поверхности Земли благодаря магме. Некоторые алмазы попадают на Землю с метеоритов, и ученые считают, что они образовались на планетах, похожих на Землю.

Синтетические драгоценные камни

Производство синтетических драгоценных камней началось в 1950-х годах, и набирает популярность в последнее время. Некоторые покупатели предпочитают природные драгоценные камни, но искусственные камни становятся все более и более популярными, благодаря низкой цене и отсутствию проблем, связанных с добычей натуральных драгоценных камней. Так, многие покупатели выбирают синтетические драгоценные камни потому, что их добыча и продажа не связана с нарушением прав человека, детским трудом и финансированием войн и вооруженных конфликтов.

Одна из технологий выращивания алмазов в лабораторных условиях — метод выращивания кристаллов при высоком давлении и высокой температуре. В специальных устройствах углерод нагревают до 1000 °C и подвергают давлению около 5 гигапаскалей. Обычно в качестве кристалла-затравки используют маленький алмаз, а для углеродной основы применяют графит. Из него и растет новый алмаз. Это самый распространенный метод выращивания алмазов, особенно в качестве драгоценных камней, благодаря низкой себестоимости. Свойства алмазов, выращенных таким способом, такие же или лучше, чем свойства натуральных камней. Качество синтетических алмазов зависит от метода их выращивания. По сравнению с натуральными алмазами, которые чаще всего прозрачны, большинство искусственных алмазов окрашено.

Благодаря их твердости, алмазы широко используются на производстве. Помимо этого ценятся их высокая теплопроводность, оптические свойства и стойкость к щелочам и кислотам. Режущие инструменты часто покрывают алмазной пылью, которую также используют в абразивных веществах и материалах. Большая часть алмазов в производстве — искусственного происхождения из-за низкой цены и потому, что спрос на такие алмазы превышает возможности добывать их в природе.

Некоторые компании предлагают услуги по созданию мемориальных алмазов из праха усопших. Для этого после кремации прах очищается, пока не получится углерод, и затем на его основе выращивают алмаз. Изготовители рекламируют эти алмазы как память об ушедших, и их услуги пользуются популярностью, особенно в странах с большим процентом материально обеспеченных граждан, например в США и Японии.

Метод выращивания кристаллов при высоком давлении и высокой температуре

Метод выращивания кристаллов при высоком давлении и высокой температуре в основном используется для синтеза алмазов, но с недавнего времени этот метод помогает усовершенствовать натуральные алмазы или изменить их цвет. Для искусственного выращивания алмазов используют разные прессы. Самый дорогой в обслуживании и самый сложный из них — это пресс кубического типа. Он используется в основном для улучшения или изменения цвета натуральных алмазов. Алмазы растут в прессе со скоростью примерно 0,5 карата в сутки.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Таблица перевода единиц измерения давления. Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст.; мм в.ст.; м в.ст., кг/см 2 ; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы в.ст.

Обратите внимание, тут 2 таблицы и список . Вот еще полезная ссылка:

Таблица перевода единиц измерения давления. Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст.; мм в.ст.; м в.ст., кг/см 2; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы в.ст.
В единицы:
Па (Н/м 2) МПа bar atmosphere мм рт. ст. мм в.ст. м в.ст. кгс/см 2
Следует умножить на:
Па (Н/м 2) 1 1*10 -6 10 -5 9.87*10 -6 0.0075 0.1 10 -4 1.02*10 -5
МПа 1*10 6 1 10 9.87 7.5*10 3 10 5 10 2 10.2
бар 10 5 10 -1 1 0.987 750 1.0197*10 4 10.197 1.0197
атм 1.01*10 5 1.01* 10 -1 1.013 1 759.9 10332 10.332 1.03
мм рт. ст. 133.3 133.3*10 -6 1.33*10 -3 1.32*10 -3 1 13.3 0.013 1.36*10 -3
мм в.ст. 10 10 -5 0.000097 9.87*10 -5 0.075 1 0.001 1.02*10 -4
м в.ст. 10 4 10 -2 0.097 9.87*10 -2 75 1000 1 0.102
кгс/см 2 9.8*10 4 9.8*10 -2 0.98 0.97 735 10000 10 1
47.8 4.78*10 -5 4.78*10 -4 4.72*10 -4 0.36 4.78 4.78 10 -3 4.88*10 -4
6894.76 6.89476*10 -3 0.069 0.068 51.7 689.7 0.690 0.07
Дюймов рт.ст. / inches Hg 3377 3.377*10 -3 0.0338 0.033 25.33 337.7 0.337 0.034
Дюймов в.ст. / inches H 2 O 248.8 2.488*10 -2 2.49*10 -3 2.46*10 -3 1.87 24.88 0.0249 0.0025
Таблица перевода единиц измерения давления. Па; МПа; бар; атм; мм рт.ст.; мм в.ст.; м в.ст., кг/см 2; psf; psi; дюймы рт.ст.; дюймы в.ст .
Для того, чтобы перевести давление в единицах: В единицы:
фунтов на кв. фут / pound square feet (psf) фунтов на кв. дюйм / pound square inches (psi) Дюймов рт.ст. / inches Hg Дюймов в.ст. / inches H 2 O
Следует умножить на:
Па (Н/м 2) 0.021 1.450326*10 -4 2.96*10 -4 4.02*10 -3
МПа 2.1*10 4 1.450326*10 2 2.96*10 2 4.02*10 3
бар 2090 14.50 29.61 402
атм 2117.5 14.69 29.92 407
мм рт. ст. 2.79 0.019 0.039 0.54
мм в.ст. 0.209 1.45*10 -3 2.96*10 -3 0.04
м в.ст. 209 1.45 2.96 40.2
кгс/см 2 2049 14.21 29.03 394
фунтов на кв. фут / pound square feet (psf) 1 0.0069 0.014 0.19
фунтов на кв. дюйм / pound square inches (psi) 144 1 2.04 27.7
Дюймов рт.ст. / inches Hg 70.6 0.49 1 13.57
Дюймов в.ст. / inches H 2 O 5.2 0.036 0.074 1

Подробный список единиц давления:

  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0000102 Атмосфера «метрическая» / Atmosphere (metric)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0000099 Atmosphere (standard) = Standard atmosphere
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.00001 Бар / Bar
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 Барад / Barad
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0007501 Сантиметров рт. ст. (0 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0101974 Сантиметров во. ст. (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 Дин/квадратный сантиметр
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0003346 Футов водяного столба / Foot of water (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -9 Гигапаскалей
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.01
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0002953 Дюмов рт.ст. / Inch of mercury (0 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0002961 Дюймов рт. ст. / Inch of mercury (15.56 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0040186 Дюмов в.ст. / Inch of water (15.56 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0040147 Дюмов в.ст. / Inch of water (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0000102 кгс/см 2 / Kilogram force/centimetre 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0010197 кгс/дм 2 / Kilogram force/decimetre 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.101972 кгс/м 2 / Kilogram force/meter 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -7 кгс/мм 2 / Kilogram force/millimeter 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -3 кПа
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -7 Килофунтов силы/ квадратный дюйм / Kilopound force/square inch
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -6 МПа
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.000102 Метров в.ст. / Meter of water (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 Микробар / Microbar (barye, barrie)
  • 1 Па (Н/м 2) = 7.50062 Микронов рт.ст. / Micron of mercury (millitorr)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.01 Милибар / Millibar
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0075006 Миллиметров рт.ст / Millimeter of mercury (0 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.10207 Миллиметров в.ст. / Millimeter of water (15.56 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.10197 Миллиметров в.ст. / Millimeter of water (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2) =7.5006 Миллиторр / Millitorr
  • 1 Па (Н/м 2) = 1Н/м 2 / Newton/square meter
  • 1 Па (Н/м 2) = 32.1507 Повседневных унций / кв. дюйм / Ounce force (avdp)/square inch
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0208854 Фунтов силы на кв. фут / Pound force/square foot
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.000145 Фунтов силы на кв. дюйм / Pound force/square inch
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.671969 Паундалов на кв. фут / Poundal/square foot
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0046665 Паундалов на кв. дюйм / Poundal/square inch
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0000093 Длинных тонн на кв. фут / Ton (long)/foot 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -7 Длинных тонн на кв. дюйм / Ton (long)/inch 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0000104 Коротких тонн на кв. фут / Ton (short)/foot 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 10 -7 Тонн на кв. дюйм / Ton/inch 2
  • 1 Па (Н/м 2) = 0.0075006 Торр / Torr

Измерение механических напряжений с помощью тензометров

Быстрое и надежное измерение механических напряжений и сил в сборках: Измерения деформации и сжатия с помощью тензометров дают точные результаты по силам, действующим на сборки, для структурных испытаний, измерения усталостной прочности и испытаний изделий и материалов.

Для оптимального проектирования компонентов необходимо точное знание типа, направления и величины действующих на них сил. Для их определения к образцу прикладывают тензорезисторы.CSM поддерживает все распространенные типы мостов (четвертные, половинные и полные мосты) с помощью своих измерительных модулей.

Преобразователи

Стрелы кранов, рулевые тяги или оси транспортных средств используются в тех случаях, когда в процессе разработки продукта необходимо часто проверять действующие силы и механические нагрузки. Они измеряются в ходе дорожных и полевых испытаний или на испытательном стенде. Геометрия исследуемого объекта или доступное общее пространство не всегда позволяют установить дополнительные датчики для измерения силы или кручения.В таких случаях сам объект становится датчиком. Тензорезисторы крепятся непосредственно к компоненту и калибруются без приложения какой-либо нагрузки. Затем компонент повторно устанавливается в систему, где он измеряется в рабочих условиях. Это делается, например, с помощью тяги, на которой измеряются силы растяжения и сжатия.

Измерительные модули CSM STGMM для измерений с помощью тензодатчиков обеспечивают высокое разрешение при возбуждении датчика 5 В и небольшой диапазон измерений.Таким образом, можно легко проводить измерения в рабочих условиях или на испытательном стенде.

Во время эксплуатационных испытаний тензометрические измерительные модули CSM ECAT STGMM подвергаются воздействию экстремальных условий и точно регистрируют напряжения, возникающие на испытуемом объекте. Даже сильные вибрации не снижают надежность измерительных модулей. В соответствии с методом «от дороги до стенда» измеренные значения затем можно легко перенести на стенд для испытаний на усталость. На испытательном стенде используются те же измерительные модули ECAT STGMM, что и ранее при дорожных испытаниях, что позволяет легко сравнивать измеренные данные.С помощью программного обеспечения CSMconfig настройки конфигурации из дорожных испытаний передаются в измерительные модули на испытательном стенде (или наоборот) в виде файлов .dBc или .a2l. Это значительно ускоряет тест за счет сокращения времени настройки.

С помощью HV STG4 тензометрические измерения могут быть легко реализованы в средах с высоким напряжением, например, при измерении динамических сил транспортного средства, передаваемых на аккумуляторную батарею электромобиля.

Механические нагрузки воздействуют на все компоненты.Для подходящей конструкции усилия должны быть измерены во время разработки — предпочтительно в реальных условиях во время дорожных испытаний.

Экспериментальный анализ напряжения

Розетку тензодатчика можно использовать для анализа кривых напряжения для неизвестного главного направления напряжения.

С помощью тензорезисторов можно быстро и надежно проверить рассчитанные механические напряжения в сборках. Для этой цели часто используются четвертьмосты (схема моста Уитстона с одним активным тензодатчиком и тремя резисторами), поскольку их можно реализовать быстро и экономично.

Если известно основное направление основного напряжения, достаточно четвертьмостика.

Если направление главного напряжения до измерения неизвестно, к образцу прикрепляют две-три четверти перемычки в виде розетки. Каждый из трех отдельных тензорезисторов розетки может быть дополнен кабелем завершения четверти моста CSM (K356) до полумоста и, таким образом, легко интегрирован в измерительный модуль STGMM. Благодаря широкому диапазону измерения STGMM можно измерять как очень малые, так и очень большие деформации.

На крупных объектах, таких как строительная техника, требуемые точки измерения часто находятся далеко друг от друга. При использовании ECAT STGMM это не проблема: точки измерения могут находиться на расстоянии до 100 метров друг от друга.

Измерение механических нагрузок с помощью датчиков

Если позволяют условия, механические нагрузки можно также измерять с помощью датчиков. Большинство доступных датчиков излучают сигнал без усиления или модификации встроенной электроникой. Очень слабый сигнал, излучаемый датчиком, предъявляет особые требования к используемой технологии измерения.STGMM отвечает этим требованиям, точно обнаруживая даже небольшие напряжения сигнала и обеспечивая требуемое возбуждение датчика.

При наличии достаточного места датчики также могут определять механические нагрузки. Таким образом, автомобили оптимально спроектированы для требовательных условий эксплуатации.

Анализ напряжения с помощью тензометров

Анализ напряжения с помощью тензометров

Анализ напряжения с помощью тензодатчика используется для определения напряжения в отдельном компоненте.
При анализе напряжения с помощью тензодатчиков обычно используются мостовые схемы только с одной активной измерительной сеткой.

В условиях одноосного напряжения достаточно определить деформацию с помощью одной измерительной сетки. В этом случае, как известно, требуется направление механического напряжения. Тензодатчик используется для определения степени деформации.

Чтобы рассчитать механическое напряжение по измеренному удлинению, необходимо знать

  • модуль упругости материала, а также
  • К-фактор тензодатчика

Если это двухосевое состояние напряжения, необходимо определить основные напряжения и направление основных напряжений.Для определения трех неизвестных величин требуются три уравнения определения. Поэтому используются три измерительные сетки в трех линейно независимых направлениях, т.е. 0°, 45° и 90° или 0°, 60° и 120°.

Для этой задачи предусмотрены тензометрические розетки с тремя активными измерительными решетками. Для расчета механического напряжения по измеренной деформации необходимо знать модуль упругости материала, коэффициент поперечного сжатия материала и k-фактор тензодатчика.

Одноосное напряженное состояние

Тяга / толкатель

Одноосное напряженное состояние возникает, например, в элементах растяжения и сжатия, как показано на рис. 1

Растягивающий стержень создает максимальное растягивающее напряжение в направлении действия силы.

Для продольного направления:

σ 1 = E · ε 1 = E · Δ l / l 0

Отрицательное удлинение измеряется в направлении поперечного сокращения.Поперечное сжатие описывается числом Пуассона: ε 2 = — ν · ε 1 .

Напряжение σ является функцией угла φ к продольной оси.

σ = f(φ) = 1/2 σ макс. ( 1 + cos(2φ))

Механическое напряжение, преследующее продольную ось, равно 0.

Напряженное состояние тяги одноосное, напряженное состояние двухосное:

ε 2 = — ν · ε 1
ε 1 : деформация в 1.основное направление
ε 2 : деформация в 2. основном направлении (по вертикали к 1-му основному направлению)
ν: число поперечного сжатия

Деформация ε зависит от угла φ к продольной оси:

ε = f(φ) = 1/2 ε 1  [ ( 1 — ν + cos(2φ) (1 + ν) ]

Двухосное напряженное состояние

В двухосном напряженном состоянии максимальное напряжение возникает в двух направлениях, перпендикулярных друг другу. Эти направления называются главными направлениями напряжения и обозначаются цифрами 1 и 2.

Как правило, при расчете напряжений не известны основные направления напряжений.

В этом случае анализ напряжения выполняется с розетками.

С розеткой тензорезистора напряжение уменьшается в трех направлениях «a», «b» и «c».

Каждая из сеток «b» и «c» относительно измерительной сетки «a» ориентирована на 45° и 90° против часовой стрелки соответственно (в качестве альтернативы также используются измерительные сетки 0, 60° и 120°).

Угол j обозначает угол между измерительной сеткой a и первым основным направлением.

Для розетки 90° (0°, 45°, 90°) следующее соединение применяется для определения основного напряжения s 1 и s 2 :

для определения угла j необходимо различать случаи на основе следующего расчета:

Различие случаев f или определение вспомогательного угла y (PSI) из измеренных деформаций:

Из-за неоднозначности функции тангенса теперь необходимо определить различие случаев, в каком из квадрантов от I до IV находится решение для желаемого угла j:

y = 2 ε b — ε a — ε c    г ≥ 0 г > 0 г ≤ 0 г < 0
х = ε а — ε с х > 0 х ≤ 0 х < 0 х ≥ 0
квадрант я II III IV
основное направление φ = 1/2 · (0° + |ψ|) φ = 1/2 · (180° — |ψ|) φ = 1/2 · (180° + |ψ|) φ = 1/2 · (360° — |ψ|)

Таблица 1: Определение угла φ по вспомогательному углу ψ на основе различия случаев.
Примечание: применяется количество ψ.

Механическое напряжение – обзор

9.6.5 Холодная обработка

Высокие механические напряжения применяются при холодной обработке металла посредством процесса, называемого деформационным упрочнением или деформационным упрочнением. Это вызывает пластическую деформацию и необратимое изменение кристаллической структуры. Холодная обработка снижает пластичность металла при одновременном повышении его предела текучести и твердости. Поскольку металл становится менее пластичным, вероятность разрушения металла становится выше по сравнению с изгибом, если он подвергается высокому напряжению.Наиболее распространенным методом холодной обработки является холодная прокатка. В этом методе металл продавливается через узкие зазоры между вращающимися валками, вызывая деформацию за счет сжатия материала. Металлу также может быть придана форма методом холодной ковки путем вдавливания его в штамп с помощью молота. Холодная высадка используется для производства болтов и других крепежных изделий.

Сплавы на основе никеля, используемые на атомных электростанциях, подвержены EAC. IGSCC из сплава 600 был основным отказом, наблюдаемым для труб SG. Было обнаружено, что предел текучести и степень холодной обработки влияют на характер коррозионного растрескивания под напряжением (PWSCC) водо-водяных реакторов первого контура [130–133].Влияние холодной обработки на рост PWSCC сплава 600 было исследовано с использованием как болтовых, так и активно нагруженных образцов механики разрушения. Скорости роста SCC предварительно деформированных материалов Alloy 600 были изучены в моделируемой среде реактора с водой под давлением (PWR) с первичной водой. Для повышения предела текучести сплава 600 использовали предварительную деформацию и холодную прокатку. Сплав обрабатывали сваркой или холодной обработкой. Твердость по Виккерсу сварных ЗТВ сплава 600 и обработанного (CW) сплава 600 была выше, чем у основного металла.Результаты дифракции обратного рассеяния электронов показывают значительные пластические деформации в материалах сплава. Холодная обработка и ориентация роста трещины оказали значительное влияние на CGR. Обычно CGR увеличивается с увеличением степени наклепа или предела текучести (YS) [134]. ЗТВ образцов из сплава 600, 8% и 20% CW из сплава 600 показала обширную IGSCC в сплаве 600. Для сплава 600 с 20% CW характерен более высокий CGR, чем для сплава 600 с 40% CW. CGR в ЗТВ из сплава 600 был аналогичен этому показателю. в основном металле 8% CW.Однако это намного выше, чем исходный основной металл. На рис. 9.36 показана зависимость роста трещины от времени испытаний для 20 % CW и 40 % CW материалов Alloy 600MA [134]. Во время испытаний SCC CGR был относительно постоянным в этих двух материалах, что указывает на то, что рост трещины, оцененный путем деления общего роста трещины на общее время покоя SCC, близок к скорости роста устойчивого состояния. На рис. 9,37 и 9,38 [134].Поверхность излома 20% Alloy 600 HAZ показывает обширный IGSCC. Разрушение 40% CW Alloy 600 показывает смешанный межкристаллитно-транскристаллитный SCC с локальными вторичными трещинами IGSCC.

Рис. 9.36. Длина трещины в зависимости от времени испытания SCC для материалов Alloy 600 с 20% и 40% CW в моделируемой первичной воде PWR при 320 °C [134].

Рис. 9.37. Поверхность излома образца сплава 600MA, подвергнутого холодной обработке на 20 %, после испытания SCC в моделируемой первичной воде PWR при температуре 320 °C [134].

Рис.9.38. Поверхность излома образца из сплава 600MA, подвергнутого холодной обработке на 40 %, после испытания SCC в моделируемой первичной воде PWR при температуре 320 °C [134].

Влияние холодной обработки на восприимчивость Alloy 600 к IGSCC было изучено в среде PWR с низким содержанием растворенного кислорода (DO) [135]. Холодная обработка не оказывает большого влияния на увеличение скорости SCC. Однако это снижает пластичность сплава, вязкость разрушения и пороговую интенсивность напряжения. Умеренное количество холодной работы более вредно, чем сильное количество холодной работы.CGR увеличиваются на один порядок всего лишь от 5% холодной обработки. Поскольку холодная обработка увеличивает предел текучести материала, эффект, подобный эффекту холодной обработки CGR, также наблюдается для предела текучести CGR. CGR увеличиваются с увеличением предела текучести. Влияние холодной обработки на скорость роста SCC обусловлено плотностью дислокаций и характером деформации перед вершиной трещины. Восприимчивость сплавов Fe-Cr-Ni к SCC коррелирует с расположением дислокаций в металле.Плоские дислокационные структуры приводят к трансгранулярному SCC, тогда как IGSCC наблюдается в материалах с высокой энергией дефекта упаковки. SCC анкерного болта исследовали с помощью LIST. Пороговое напряжение было определено для болтов различной металлургии (900 МПа для сталей 1355AXRX и 800 МПа для сталей MAC и MA840). SCC возникал только в присутствии водорода на поверхности образца, что приводило к HE и SCC. Холодная обработка увеличила стойкость стали к SCC. Было обнаружено, что геометрия ребра анкерного болта не оказывает прямого влияния на характеристики сопротивления SCC болта.Однако процесс изготовления ребер может создавать растягивающие напряжения в болте, снижая его устойчивость к SCC [136].

Влияние холодной обработки (предварительной деформации) в диапазоне от 2,3 % до 56 % на SCC нержавеющей стали 304 и 316L в кипящем MgCl 2 исследовали методом постоянной нагрузки [137]. Результаты показали, что SCC был трансгранулярным. Предварительная деформация и увеличение первоначально приложенного напряжения способствовали переходу морфологии трещины к межкристаллитному типу.

Поведение SCC холоднодеформированной нержавеющей стали AISI типа 316L (UNS S31603) в концентрированном растворе соли лития при повышенной температуре исследовали Чжэн и Богартс [138]. Используя метод SSRT, эксперименты SCC проводились при контролируемом электрохимическом потенциале на 20% и 40% холоднодеформированных материалах в растворе, содержащем 10 г гидроксида лития (LiOH) и 100 см 3 H 2 O при 95 °C. Результаты показали, что поведение SCC холоднодеформированной стали отличается от поведения стали после отжига на твердый раствор.Холодная обработка значительно улучшила стойкость 316L SS к IGSCC в горячей среде LiOH. Влияние холодной обработки на SCC труб SG ​​из сплава 600 было исследовано в условиях, имитирующих первичную воду PWR [132, 139, 140]. Тесты SSRT или другие тесты с постоянным смещением показали усиление эффекта холодной обработки на поведение SCC.

Влияние холодной обработки на толстые пластины из материалов Alloy 600 [133, 141] было исследовано с использованием образцов механики разрушения. Было обнаружено, что небольшая холодная обработка оказывает значительное влияние на рост трещины.CGR увеличивается с высокой скоростью в первые 5% деформации и выравнивается с дальнейшим увеличением наклепа. Предел текучести увеличивается с 470 до 880 МПа и увеличивает CGR в четыре раза [142].

Холодная обработка увеличивает предел текучести и предел прочности материала. Однако холодная обработка снижает пластичность материалов. Пластическая деформация поликристаллических сплавов влияет на микроструктуру, что приводит к уменьшению размера кристаллитов, увеличению плотности дислокаций и микродеформаций в кристаллитах [143, 144].В недеформированных материалах дислокации не наблюдались. Установлено, что дислокации увеличиваются с увеличением пластической деформации. Предварительная деформация увеличивает прочность материала, увеличивает плотность дислокаций, создает дезориентацию и микродеформацию при использовании больших деформаций при дроблении зерен. Было высказано предположение, что наблюдаемое снижение роста трещин и 40% наклепа Alloy 600 могут быть вызваны изменением субмикроструктуры, которое, в свою очередь, вызвано наклепом.

Свойства SCC и кинетика роста для теплокатаной нержавеющей стали 316L (CW 316 SS) непрерывно тестировались в воде высокой чистоты при уровнях растворенного кислорода и различных температурах при K (или K max ) 30 МПа·м 0,5 [145]. CGR увеличивался в диапазоне от 110 до 288 °C. Измерения проводились в насыщенной кислородом воде высокой чистоты при различных температурах с использованием профилированного образца с двойной консольной балкой, обеспечивающего постоянную температуру K при постоянной нагрузке для длительного продвижения трещины [146].Рост трещин непрерывно контролировался с помощью машины падения потенциала переменного тока (ACPD), оснащенной системой регистрации данных. После предварительного растрескивания in situ образец подвергали нагружению трапециевидной (Trap.) волной с постоянной нагрузкой в ​​течение 12 ч плюс разгрузка/перенагрузка в течение 60 с ( R  = 0,7) при K max  = 30 МПа·м 0,5240 . Очень высокий CGR наблюдался при таких низких температурах, как 150 и 110 °C. На рис. 9.39 показан рост трещины во время предварительного крекинга in situ в воде с концентрацией 2 ppm DO при 288 °C [145].При каждом соотношении R наблюдалась очень четко выраженная коррозионно-усталостная трещина. CGR уменьшается с увеличением соотношения R . На рис. 9.40 показано изменение длины трещины в зависимости от времени испытания, отслеживаемое с помощью ACPD для нержавеющей стали CW316L в воде с концентрацией растворенного кислорода 2 ч/млн при различных температурах [145].

Рис. 9.39. Кривая развития трещины в зависимости от времени, отслеживаемая с помощью ACPD для нержавеющей стали CW316L в воде с концентрацией 2 млн растворенного кислорода при 288 °C при треугольной волновой нагрузке [145].

Рис. 9.40. Развитие трещины SCC в зависимости от времени, контролируемое ACPD для нержавеющей стали CW316L в воде с концентрацией растворенного кислорода 2 ppm при различных температурах [145].

Механическое напряжение – обзор

4.2.1 Одноосное нагружение

Классический подход к определению напряжения и деформации при одноосной деформации представлен на рис. 4.1.

Рисунок 4.1. Классическое определение напряжений и деформаций при одноосном нагружении с малыми деформациями.

На этом рисунке показан цилиндр с начальной длиной L 0 и начальной площадью поперечного сечения A 0 , который одноосно нагружен силой F .(Ф)) включен. Определив u = L L 0 и k = d F /d L , соотношение сила-перемещение становится классическим уравнением линейной упругой пружины: 3 =ку.

Механическое напряжение определяется как интенсивность силы, то есть напряжение = сила/площадь. Один важный вопрос заключается в том, какую площадь следует использовать при расчете напряжения. Когда к цилиндрическому образцу прикладывается растягивающая сила, он не только становится длиннее, но и, как правило, уменьшает площадь поперечного сечения.Начнем с определения радиуса цилиндра при данной приложенной силе как r , начального (недеформированного) радиуса как r 0 , а изменение радиуса как Δ r , затем r = r 0 + Δ r . В подходе малой деформации предполагается, что изменение радиуса намного меньше начального радиуса: Δ r r 0 . Тогда площадь поперечного сечения в деформированном состоянии можно рассчитать по формуле:

(4.3)A=πr2=π(r0+∆r)2=π(r02+2∆rr0+∆r2)≈πr02.

Это означает, что при малых деформациях площадь поперечного сечения постоянна, а напряжение просто определяется формулой

Как уже упоминалось, деформация определяется нормализованным смещением ε = u / L 0 . При этих определениях напряжение пропорционально приложенной силе и обратно пропорционально площади поперечного сечения, а деформация определяется нормализованным смещением.Обратите внимание, что напряжение может принимать любое значение, но деформация должна быть больше −1. представлены линейным представлением первого порядка. В рамках этой теории необходимо учитывать только одну меру напряжения и одну меру деформации.

Механика материалов: напряжения » Механика гибких конструкций


Добро пожаловать в механику материалов.Этот курс основан непосредственно на основах, которые мы изучили в разделе «Статика» — расчете статического равновесия различных конструкций при различных нагрузках. В статике мы рассматриваем внешних сил , действующих на твердых тел . В действительности все тела деформируемы и эти внешние силы создают внутренние напряжения . Ну а что такое стресс?

Напряжение – это мера внешней 90 190 силы  90 191, действующей на 90 190 площади поперечного сечения 90 191 объекта.Напряжение выражается в единицах силы на единицу площади: Н/м 2  (СИ) или фунт/дюйм 2 (США). Единицы СИ обычно называют Паскалями, сокращенно Па . Поскольку 1 Па неудобно мало по сравнению с напряжениями, которые испытывает большинство конструкций, мы часто будем сталкиваться с 10 3 Па = 1 кПа (кило Паскаль), 10 6 Па = МПа (мегаПаскаль) или 10 9 Па = ГПа (гига Паскаль).

Существует два типа напряжения, которое может испытывать конструкция: 1. Нормальное напряжение и 2. Напряжение сдвига . Когда сила действует перпендикулярно (или «нормально») к поверхности объекта, она создает нормальное напряжение. Когда сила действует параллельно поверхности объекта, возникает напряжение сдвига.

Рассмотрим светильник, подвешенный к потолку на веревке. Поперечное сечение веревки круглое, и вес света тянет вниз, перпендикулярно веревке. Эта сила создает нормальное напряжение внутри веревки.

Хорошо, как мы пришли к этому уравнению. За кадром много предположений. На протяжении всего курса мы будем предполагать, что все материалы однородны, изотропны и эластичны. Мы также предположим, что объект «призматический», то есть поперечные сечения одинаковы по всей его длине (например, огурец призматический, а кабачок — нет). Все эти допущения позволяют утверждать, что объект будет деформироваться равномерно в каждой точке своего поперечного сечения.Нормальное напряжение в точке поперечного сечения определяется как (с аналогичными уравнениями в направлениях x и y ). :

На каждый небольшой участок поперечного сечения действует одна и та же сила, и сумма всех этих сил должна равняться внутренней равнодействующей силе P . Если мы позволим ΔA перейти в dA, а ΔF перейти в dF, то мы можем просто проинтегрировать обе части уравнения и получить наше соотношение для нормального напряжения.

Это соотношение для нормального напряжения является более точным средним нормальным напряжением , поскольку мы усреднили внутренние силы по всему поперечному сечению.

Стресс часто трудно понять, потому что его нелегко наблюдать. Как оказалось, помещение прозрачного объекта в кросс-поляризованный свет позволяет вам напрямую наблюдать напряжение внутри материала, основываясь на концепции, называемой фотоупругостью:

Напряжение может действительно существовать в материале в отсутствие приложенной нагрузки. Это известно как остаточное напряжение, и его можно использовать для повышения прочности материалов, например, при изготовлении японского меча катана.И наоборот, нежелательные остаточные напряжения могут стимулировать рост трещин и привести к разрушению, как, например, при обрушении Серебряного моста в Западной Вирджинии в 1967 году. Возможно, самый яркий пример остаточного напряжения связан с быстрым охлаждением расплавленного стекла, известным как « Капля принца Руперта»:

Давайте посмотрим на другой пример. Рассмотрим болт, соединяющий две прямоугольные пластины, и растягивающую силу, перпендикулярную болту. Из диаграммы свободного тела мы видим, что приложенная извне сила оказывает силу, параллельную круглому поперечному сечению болта.Эта внешняя сила приводит к сдвиговому напряжению 90 190 90 191 внутри болта.

Теперь формальные определения касательного напряжения принимают форму, аналогичную описанной выше. Рассмотрим касательное напряжение, действующее на z -грань элемента:

Напряжение сдвига представляет собой напряжение, действующее по касательной к поперечному сечению, и принимает в среднем значение:

Важно отметить, что напряжения, которые мы только что описали, являются средними напряжениями .Мы предположили, что вся внешняя сила была равномерно распределена по площади поперечного сечения конструкции — это не всегда так, и мы будем пересматривать это предположение на протяжении всего курса.

Когда вы смотрите на элемент, находящийся под сдвигом, все кажется немного сложнее. Рассмотрим небольшой кубический элемент внутри конструкции, подвергающейся сдвигу, как показано ниже.

Теперь равновесие требует, чтобы касательное напряжение, действующее на τ zy  , сопровождалось касательными напряжениями в других плоскостях.Но давайте рассмотрим равновесие сил в направлении y . Зная, что сила может быть записана как напряжение (тау), умноженное на площадь (ΔxΔy), мы можем записать это равновесие сил как:

Поскольку площади куба по определению одинаковы, это означает, что τ zy  = τ’ zy . Аналогичное равновесие сил в направлении z приводит к τ yz = τ’ yz . Рассмотрим момент равновесия относительно оси x . Зная, что мы можем записать силу как прежде, а плечо момента будет Δz, баланс этого момента будет равен:

Это простое соотношение говорит нам, что τ zy = τ yz, и, следовательно, все четыре напряжения сдвига имеют одинаковую величину и должны быть направлены друг к другу на противоположных краях элемента или от них.Эта взаимосвязь известна как «чистый сдвиг».

1.2 Коэффициент безопасности

Инженеры используют стресс для проектирования конструкций. Внешняя нагрузка и геометрия конструкции говорят нам, какое напряжение возникает внутри материала, но ничего не говорят нам о самом материале. Каждый материал имеет предельное напряжение  — меру нагрузки, которую материал может выдержать до разрушения. Чтобы правильно спроектировать безопасную конструкцию, нам необходимо обеспечить, чтобы приложенное напряжение от внешней нагрузки никогда не превышало предельное напряжение материала.   Часть сложности этой задачи заключается в том, что мы не всегда точно знаем, какова внешняя нагрузка — она может непредсказуемо меняться, и конструкция может быть вынуждена выдерживать неожиданно высокие нагрузки. Чтобы учесть эту неопределенность, мы включили в нашу конструкцию коэффициент безопасности . Коэффициент запаса прочности представляет собой просто отношение разрушающей нагрузки или напряжения к допустимой нагрузке или напряжению. Разрушение или предельное значение представляет собой свойство материала , тогда как допустимое значение определяется внешней силой и геометрией конструкции.

 

Резюме

В этой лекции мы ввели понятие стресса. Напряжение — это мера того, что материал чувствует приложенные извне силы. Это просто отношение внешних сил к площади поперечного сечения материала. Силы, приложенные перпендикулярно поперечному сечению, представляют собой нормальных напряжений , а силы, приложенные параллельно поперечному сечению, представляют собой касательных напряжений .Хотя понятия, представленные здесь, не слишком чужды, большая часть трудностей с этим материалом связана с проблемой правильного расчета статического равновесия . Расчет статического равновесия покажет нам величину и направление приложенных сил, которые мы затем сможем использовать для расчета напряжений. Если следующие видео-примеры и домашнее задание вызывают у вас затруднения, самое время вернуться назад и повторить некоторые понятия из курса «Статика».

Этот материал основан на работе, поддержанной Национальным научным фондом в рамках гранта No.1454153. Любые мнения, выводы и заключения или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда.

Экспериментальный анализ напряжения (ESA) с использованием тензодатчиков

Определение напряжения на основе его состояния

Напряженные состояния подразделяются следующим образом:

  1. Одноосное напряженное состояние: Возникает только в стержнях растяжения и сжатия.
  2. Двухосное или плоское напряженное состояние: Возникает, если силы, создающие напряжения, действуют на две оси, которые перпендикулярны друг другу.Разделение действующих направлений сил на две главные оси под углом 90° сделано на теоретических основаниях. Действующие направления разных сил, действующих в одной плоскости, но под разными углами, могут быть самыми разными. Однако их всегда можно разложить на два основных направления.
  3. Трехосное или трехмерное напряженное состояние: Это присутствует, если силы могут действовать в любом направлении. Подобно плоскому напряженному состоянию, определяются три основные оси, все из которых расположены перпендикулярно друг другу.

Измерения деформации ограничены из-за необходимости доступными поверхностями структурных частей и, следовательно, могут дать информацию только о напряженном состоянии на поверхности компонента. В то время как одноосное и плоское напряженное состояние можно относительно просто проанализировать с помощью методов измерения деформации, в частности с помощью тензодатчиков. Трехмерные напряженные состояния представляют проблемы , поскольку требуемые измерения вдоль третьей оси, т.е.е., внутри объекта, обычно получить не представляется возможным.

Однако в трехмерном теле, на которое воздействуют внешние силы, максимальное напряжение возникает на поверхности! (Исключение: проблемы с эффектом Герца) Для проектировщика, которого обычно интересуют только максимальные напряжения, достаточно определить напряжения на поверхности. Внутренние процессы имеют меньшее значение.

Трехмерные напряженные состояния могут быть проанализированы с использованием измерений деформации только в том случае, если деформация может быть измерена вдоль третьей оси , т.е.е. в глубине объекта. Это встречается, например, в методах измерения моделей, когда тензометрические датчики могут быть отлиты в пластиковые модели. Это также возможно в гражданском строительстве, где оборудование для измерения деформации может быть встроено в бетон во время заливки.

Основы измерения деформации | HBM

Деформация используется для описания измерения деформации материала. Материал определенного компонента или объекта может удлиняться (растягиваться) или сжиматься (сжиматься), при этом испытывая деформацию под действием следующих факторов:

  • воздействие приложенной внешней силы (механическая деформация)
  • воздействие тепла и холод (термическая деформация)
  • внутренние силы от неравномерного охлаждения литых компонентов, ковки или сварки (остаточная деформация)

 

Зачем измеряется деформация?

Чаще всего деформация измеряется для определения уровня напряжения в материале – экспериментальный анализ напряжения.Абсолютная величина и направление механического напряжения определяется по измеренной деформации и известным свойствам материала (модулю упругости и коэффициенту Пуассона). Эти расчеты основаны на законе Гука. В своей простейшей форме закон Гука определяет прямую пропорциональную зависимость деформации ε [м/м] и напряжения σ [Н/мм 2 ] определенного материала, используя его упругость или модуль Юнга E [Н/мм 2 ].

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*