Kysymys:
Mitä eroa on paineella ja stressillä?
user133
2015-01-25 18:13:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Koska yksiköt ovat samat ($ \ frac {N} {m ^ 2} $), mitä eroa on paineella ja stressillä?

http://physics.stackexchange.com/questions/107824/what-is-the-difference-between-stress-and-pressure
Paine on skalaari. Stressi on tensori.
Viisi vastused:
#1
+14
Tristan
2015-01-27 22:51:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Vaikka jotkut näistä vastauksista ovat lähellä, ne ovat (vastauksen kirjoittamisen aikaan) kaikki jossain määrin virheellisiä.

Paine ja stressi liittyvät läheisesti toisiinsa - itse asiassa voisi väittää että paine on tietyssä mielessä stressin osajoukko. Tarkemmin sanottuna materiaalin paine on isotrooppinen osa materiaalin kokonaisjännitystä. Paine on skalaarinen määrä - sama joka suuntaan, kun taas jännitys on tensorimäärä, joka sieppaa kaikki muodonmuutosvoimat.

Paine ja jännitys liittyvät seuraavasti: jos jännitensorin komponentit saadaan $ \ sigma_ {ij} $, sitten paine on (käyttäen Einstein-merkintää)

$$ p = - \ frac {1} {3} \ sigma_ {ii} $$

Toisin sanoen paine on päinvastainen jännitystensorin diagonaalielementtien keskiarvolla.

Kun puhutaan tarkemmin rajaehdoista tai rakenneanalyysiongelmalle kohdistetusta kuormasta se viittaa erityisesti sovellettuun normaaliin stressiin tietyllä alueella.

#2
+5
Ethan48
2015-01-25 22:28:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Paine on voimaa, joka kohdistuu kyseisen materiaalin pintaan. Se on jaettu pinta-alaan, koska se kuvaa jakautuneita voimia (esim. Puristetun kaasun tai nesteen tai pinottujen / kasattujen kiintoaineiden voima).

Jännitys on voima, joka jakautuu kyseisen materiaalin paksuuden läpi. Se on jaettu pinta-alan mukaan, koska voima jaetaan (vaikka ei aina tasaisesti) materiaalin poikkileikkauksella. Jos sinulla on esimerkiksi kiinteä materiaalipalikka, joka tukee painoa, painosta annettu voima jaettuna kyseisen bockin leveydellä ja syvyydellä antaa sinulle rasituksen.

Minusta tuntuu, että tämä on liian yksinkertainen vastaus, joka antaa vaikutelman, että stressi on vain jotain, joka tapahtuu kiinteille aineille. Nesteissä on todellakin stressejä. Ero on siinä, että paine on skalaarinen määrä; se on isotrooppinen - sama joka suuntaan. Stressi on toisaalta tensorimäärä, se on suuntainen, mutta se noudattaa tiettyjä kehysmuutoksen sääntöjä.
OK. Se on reilua. Minulle ei ollut selvää, kuinka muodollista vastausta odotettiin. Yritin vain kommunikoida laajasta käsitteestä selkeällä tavalla. On selvää, että kysymyksen esittänyt henkilö voi valita toisen vastauksen, jos se ratkaisee hänen kysymyksensä selkeämmin.
#3
+5
Tim H
2015-01-26 15:06:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Paine ja jännitys ovat molemmat pinnalle jakautuneita voimia, mutta ne ovat pohjimmiltaan kaksi melko erilaista käsitettä. Suurin ero niiden välillä on se, että paine on ulkoinen ja stressi on sisäinen .

Kun sinulla on esine, paine on pinnan voima kohtisuorassa kohteen "ihoon".

Stressin määrittelemiseksi on hyödyllistä kuvitella kiinteä esine, jonka pinnalla työskentelee joukko ulkoisia voimia (toimia ja reaktioita). Näiden voimien takia esine muuttuu muodonmuutokseksi, kunnes se on tasapainotilassa. Kun teet leikkauksen tämän esineen läpi ja poistat osan siitä, leikkauksen altistamalle pinnalle tarvittaisiin voimia, jotta esine pysyisi samassa muodonmuutoksessa ja jotta se pysyisi tasapainossa. Näitä sisäisiä pintavoimia kutsutaan jännityksiksi.

Vaikka paine on määritelty kohtisuoraksi kohteen pinnalle, tämä rajoitus ei koske jännityksiä. Jännityksiä voidaan kohdistaa mihin tahansa suuntaan sisäpinnalle. Tämä on toinen ero paineen ja stressin välillä. Sisäpintaan kohtisuoria jännityksiä kutsutaan "normaaleiksi jännityksiksi" (puristus tai jännitys). Sisäpinnan suuntaisia ​​ jännityksiä kutsutaan leikkausjännityksiksi.

#4
+5
SF.
2015-01-26 15:32:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Voisi sanoa, että ne liittyvät läheisesti toisiinsa, mutta vaikka paine on yleisempi, monisuuntainen (kuten kaasussa), jännitys määritellään kiinteässä aineessa ja se on tensori - tekijöillä, jotka vastaavat siirtymävoimasta 3 ulottuvuudessa plus kiertovoima sisään 3-akseli.

Paineella otat kuvitteellisen männän sylinteriin tyhjiössä, jossa männään on kiinnitetty dynamometri, ja mitataan, mitä voimaa väliaine kohdistuu kyseiseen seinään jakamalla se männän pinnalla. Riippumatta siitä, kuinka käännät sitä, arvo on sama.

Ota nyt joukko rasitusohjaimia:

enter image description here

ja peitä ne betonilla muodostaen betonipalkki. Aluksi heillä kaikilla on sama nestemäisen betonin paine. Mutta kun betoni jähmettyy, lukemat muuttuvat. Jotkut osoittavat negatiivisia arvoja, kun palkki taipuu ja venyy ulkosivua pitkin. Toiset osoittavat palkin sivupaineen kohdistamalla oman painonsa kohtisuoraan pituuteensa nähden. Jos puristat palkkia, saat melko äärimmäiset arvot pituussuunnassa, mutta pienet negatiivit ulospäin akselista, kun pakattu materiaali laajenee sivuille. Jos yrität taivuttaa sädettä, saat pieniä negatiiveja mutkan ulkopinnalle, pieniä positiivisia sisäpuolelle, ja sitten palkki napsahtaa; se on huomattavasti heikompi negatiivisia voimia vastaan ​​(vetämällä sen irti) ja nämä kohdistuvat mutkan ulkopinnalle.

Joten kun käytetään jännitysarvoa, ellei anneta täyttä jännitettä, se on aina välttämätöntä kirjoittaa kuvaamasi stressin suunta - pelkkä sen asettaminen paineen tavoin ei ole niin hyödyllistä.

Yksi korjaus - on väärin sanoa, että stressi tapahtuu kiinteässä aineessa, kun taas paine tapahtuu kaasussa. Molemmat tapahtuvat molemmissa - paine liittyy kokonaisjännitystensorin ensimmäiseen invarianttiin. Stressi todellakin tapahtuu nesteissä - katso Couette-virtaus triviaalisesti helppoa esimerkkiä.
@Tristan: Kyllä, * liikkuvissa * nesteissä ja kaasuissa, joissa viskositeettivoimat korvaavat rakenteelliset sidokset. Jos ne saavuttavat tasapainon, se tasoittuu nopeasti. OTOH, se voi jäädä kiinteisiin aineisiin - jopa ilman ulkoisia voimia; piilevät jännitykset ovat tärkeä tekninen ongelma. Katso prinssi Rupertin pudotus, jossa pienin vahinko pudotuksen rakenteessa saa koko räjähtämään, kertynyt piilevä stressi, joka johtaa pisaran väkivaltaiseen tuhoutumiseen.
(No, ainakin täydellisissä nesteissä; pintajännitysvaikutukset, kuten meniski tai kapillaarivaikutus, ovat hyvin paljon stressiin liittyviä vaikutuksia. Mutta jos otat suurimman osan liikkumattomasta nesteestä, suuntatekijät muuttuvat merkityksettömiksi.)
Ottaen huomioon, että useimmat nesteisiin liittyvät tekniset ongelmat liittyvät niihin, hyvin, virtaaviin, mielestäni ero on melko kiistanalainen. Stressi on jatkumomekaniikan käsite; se ei välitä siitä, mikä muodostaa jatkuvuuden - juuri sitä varten konstitutiiviset yhtälöt ovat.
@Tristan: Haluan osittain olla eri mieltä. Useimmat nesteitä koskevat tekniset ongelmat jättävät huomiotta nestedynamiikan jännitystekijät. Toki on olemassa aloja (kuten merenkulkutekniikka), joissa ne ovat kriittisiä, mutta koneissa, teollisessa kemiassa, maa- ja vesirakentamisessa ja useimmissa aloilla, jotka käsittelevät suuria määriä nesteitä, jotka liikkuvat kohtuullisessa tahdissa tai korkeassa paineessa, yleensä paine on todella tärkeä , ja loput kohdellaan usein "annetaan sille riittävästi ylipainetta, jotta emme koskaan häiritse sitä".
"Ottaen huomioon, että useimmat nesteisiin liittyvät tekniset ongelmat liittyvät niihin, hyvin, virtaaviin ..." Um, ei.
@RickTeachey: "Kyllä ja ei", ongelmat, joissa neste pysyy täysin liikkumattomana loputtomiin, ovat vähäisiä segmenttejä. OTOH, useimpiin ongelmiin liittyy nesteiden saaminen paikasta toiseen, ei siitä, miten virtauskuviot rakentuvat putkien sisällä. Aivan kuten elektroniikassa, emme katso, kuinka elektronit jakautuvat langan poikkileikkauksen yli, vaan käytä vain jännitettä, hanki virta, polttimo palaa, älä välitä elektronista, paina tässä paineita, saa virtaus, säiliö täyttyy, älä ' t välitä nesteen jännityksestä.
Lupaan, etten yritä olla aasi. Pelkkä kysymys kaiken muotoilemisesta "useimmiksi suunnitteluongelmiksi". Ok, suurin osa, mitä olet tekemisissä, ehkä. Mutta koko uransa voisi helposti viettää tekemällä todellista insinöörityötä, johon joskus liittyy staattisia nesteitä, eikä koskaan tarvitse viettää sekuntia siitä huolissaan nestevirtauksesta.
@RickTeachey: Uteliaisuudesta: mikä haara se on?
No, paljon säätiöinsinöörejä voi mennä vuosien välillä dynaamisen nesteongelman välillä, ja vaikka he tekisivätkin kaiken, sitä pidetään yleensä pseudostatisena (kuten sanoitte). Myös rakennesuunnittelijat.
#5
-1
Shashvat Mehta
2016-03-01 19:53:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Paine on voimaa pinta-alayksikköä kohti. Se syntyy kohteen pinnalla olevista ulkoisista voimista.

Kun ulkoisia voimia käytetään, muodonmuutosten välttämiseksi syntyy sisäisiä voimia, joita kutsutaan jännityksiksi. Sekä paineella että stressillä on sama yksikkö.



Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...