Stress vs contrainte: Comprendre les principales différences et leurs implications

La contrainte et la déformation sont les deux termes liés qui mesurent la capacité d'un matériau donné à accepter la pression extérieure.. La contrainte est la quantité de force appliquée à l'un des matériaux. D'autre part, quand les matériaux sont contraints de changer de comportement, est appelé souche. Comprendre le comportement de ces forces permet aux ingénieurs de développer plus facilement des matériaux sûrs et efficaces pour les structures. Donc, cet article explorera plus en détail les bases du stress et de la tension et donnera au lecteur une idée générale de l'importance de ces facteurs dans la pratique..

Comment définiriez-vous le stress?

La contrainte est une force agissant sur l'unité de surface d'un matériau pour obtenir une estimation de l'ampleur des forces internes agissant sur deux particules voisines.. Si nous parlons de sa formule, la contrainte est la force par unité de surface. Il est généralement mesuré en pascals (Pennsylvanie) ou newtons par mètre carré (N/m²). Son expression mathématique est:

σ = F/A

Ici F est la force appliquée et A représente la section transversale du canal.

Importance du stress

La contrainte fait principalement référence à la force que nous appliquons sur une zone d'un matériau.. L'application d'une force à un matériau crée des forces internes. De plus, ces forces s'étendent dans tout le matériau. La force agissant sur la surface par unité de surface est décrite dans ce que nous appelons contrainte. La conscience des contraintes est utile pour identifier la manière dont un matériau se comportera sous différentes charges sans atteindre son point de rupture..

Différents types de stress

Voici les autres types de stress

1. Contrainte de traction: Cela se produit normalement lorsque la force de contrainte tire le matériau vers une nouvelle longueur parallèle., c'est à dire. l'allongement. Un exemple est lorsque les deux extrémités d'un élastique se séparent..
2. Contrainte de compression: Cela se produit lorsqu'une partie particulière du matériau est poussée l'une vers l'autre, entraînant une diminution de sa taille.. Par exemple. arc et se pencher bas pour prendre l’arc et la compression du ressort.
3. Contrainte de cisaillement: Cela se produit lorsque les forces sont parallèles à une certaine partie du matériau.. mis-à-part, ses couches de matériau glissent les unes sur les autres. Un exemple est celui des ciseaux utilisés pour couper du papier..
4. Contrainte de flexion: Cela se produit généralement à cause d'une déformation. Cela se produit lorsque le matériau commence à se plier en raison de la charge avec à la fois les forces de traction et de compression. Un exemple est l'affaissement d'une poutre sous une charge appliquée à son milieu..
5. Contrainte de torsion: C'est la contrainte directe provoquée par une charge de torsion conduisant à la contrainte de cisaillement dans un matériau.. Un exemple est une tige métallique qui tourne en utilisant un couple aux deux extrémités..

Causes du stress

Voici les principales causes de stress;

1. Forces externes

Les charges externes agissant sur toute structure appliquent des forces directement sur le matériau et provoquent des contraintes. Ces forces peuvent être des tensions, compression, et cisaillement. Les forces qui en résultent sont extrêmement élevées dans une petite région. mis-à-part, la contrainte dynamique est la pression oscillante constante. Il est généralement responsable de l’apparition de contraintes de fatigue qui usent progressivement le matériau..

2. Facteurs environnementaux

La chaleur affecte les dimensions des matériaux et augmente ou réduit leur taille. mis-à-part, une attaque chimique fragilise le matériau et génère des contraintes internes. L'humidité et l'humidité provoquent un gonflement et une dégradation, en particulier dans les cas hygroscopiques.. Les vibrations produisent des contraintes dans les matériaux en les déformant mécaniquement. De plus, rayonnement comme les rayons UV ou gamma, provoque des dommages au niveau atomique du matériau.

Comment mesurer le stress?

Voici quelques façons possibles de mesurer le stress de manière appropriée;

• Cellules de pesée: Ils aident à convertir la force mécanique en signaux électriques. mis-à-part, ils donnent des mesures précises et répétitives dans différents scénarios.
• Jauges de contrainte: Ils mesurent la déformation en analysant les changements de résistance électrique. mis-à-part, ils fournissent des mesures de déformation précises pour mesurer la contrainte interne.

• Courbe contrainte-déformation: Cette courbe aide à tracer la contrainte par rapport à la déformation. Il révèle le comportement élastique et plastique ainsi que les points clés, c'est à dire. limite d'élasticité (début de déformation plastique), résistance à la traction ultime (stress maximal), et point de fracture (échec). , De plus, cette courbe aide également au choix des matériaux et à la conception structurelle.
• Autres techniques: Il peut s'agir de photoélasticité pour les modèles de stress visuel. mis-à-part, il peut s'agir d'une analyse par éléments finis pour la simulation informatique des contraintes. De plus, ces techniques peuvent inclure la diffraction des rayons X pour la mesure des contraintes résiduelles et l'émission acoustique. Donc, ils peuvent facilement détecter les ondes de stress.

Comment définiriez-vous la souche?

La déformation est un nom de déformation qui représente le déplacement entre les particules dans un corps matériel.. Ce déplacement peut être relatif à une longueur de référence. mis-à-part, la déformation estime la déformation d'un matériau sous contrainte. Son expression générale est

Souche = changement de longueur / longueur originale. ou

souche (e) ϵ = ΔL/Lo

Importance de la souche

La contrainte a une grande importance dans le domaine de la construction. Cela permet de prédire comment les matériaux se comporteront dans différentes conditions de chargement.. mis-à-part, il permet aux ingénieurs de déterminer si un matériau retrouvera sa forme d'origine après avoir retiré la charge (comportement élastique). Donc, la déformation nous aidera à acquérir des connaissances pour garantir l'intégrité structurelle et prévenir les défaillances matérielles dans les applications d'ingénierie.

Causes de tension

Les facteurs suivants provoquent des déformations dans différents matériaux:

1. Forces externes

Charges auto-appliquées, c'est à dire. tension, compression, force de cisaillement, force de flexion, et le couple provoque directement une déformation des matériaux. Ces forces modifient la forme ou la taille du matériau et entraînent une déformation.

2. Facteurs environnementaux

La chaleur et le froid affectent la taille des matériaux, ce qui entraîne une contrainte thermique.. Certains produits chimiques peuvent provoquer une déformation et une détérioration du matériau. mis-à-part, les changements dans la teneur en humidité de certains matériaux les forceront à se dilater ou à se contracter. Le rayonnement peut provoquer une modification du réseau au sein du matériau au niveau atomique, entraînant une déformation.

Comment mesurer la contrainte?

Discutons en détail des techniques de mesure de déformation;

1. Jauges de contrainte: Les capteurs utilisés pour quantifier le niveau de distorsion dans une substance particulière sont appelés jauges de contrainte.. Dans le processus, cependant, ils déforment le matériau et modifient la résistance électrique.
2. Extensomètres: Ces appareils mesurent le changement de longueur d'un échantillon de matériau lorsque la charge lui est appliquée.. Ceux-ci ont de nombreuses applications dans les essais de traction.

3. Corrélation d'images numériques (CIVD):Il s’agit d’une technique compréhensible de contrôle d’ascendance optique qui utilise des images numériques pour observer la distorsion de la surface d’un matériau.. Il peut mesurer la déformation totale du champ. mis-à-part, il est efficace dans l'analyse des déformations qui nécessite des informations détaillées.
4. Photoélasticité: C'est un processus de visualisation de la déformation à l'aide d'un microscope polarisant. mis-à-part, il utilise le principe de la lumière polarisée. Ils aident à déterminer les zones de contraintes élevées et à comprendre les schémas de déformation difficiles.
5. Analyse par éléments finis (FEA):C'est l'une des méthodes numériques permettant de prédire la déformation du matériau lorsque différentes charges agissent sur lui.. Il traite des informations de souche spécifiques. Ces informations sont utiles pour déterminer le cadre et la conception appropriés des matériaux et des systèmes..

Principales différences entre le stress et la déformation

Voici le tableau pour donner une meilleure compréhension des principales différences entre la contrainte et la déformation.

Stresser	Souche
Elle peut être définie comme une force agissant par unité de surface à l'intérieur d'un matériau..	C'est une déformation concernant la longueur d'origine
Cela peut être exprimé par σ=F​/A	Il peut être noté ϵ=ΔL​/L0​
Unités = Pascals (Pennsylvanie) ou Newtons par mètre carré (N/m²)	C'est sans dimension car c'est le rapport des mêmes paramètres
La contrainte obtient l'estimation des forces internes	C'est simplement que les mesures changent de forme ou de taille
Causé par des forces externes et des facteurs environnementaux	Causé par des forces externes et des facteurs environnementaux
Les types: Traction, Compressif, Tondre, Pliant, Torsion	Les types: Traction, Compressif, Tondre, Pliant, Torsion
Indique la tolérance de force du matériau	Indique la déformation du matériau sous force
Mesuré avec des cellules de pesée, jauges de contrainte, courbe contrainte-déformation, FEA	Mesuré avec des jauges de contrainte, extensomètres, CIVD, FEA
Utilisé dans la sélection des matériaux, conception structurelle, prédiction d'échec	Utilisé dans l'analyse des performances, étude de déformation, intégrité structurelle

Comment le stress et la tension sont-ils liés les uns aux autres?

À l’origine, la contrainte et la déformation sont deux concepts étroitement liés dans le domaine de la science des matériaux.. La contrainte est définie comme la force par unité de surface qu'un matériau subit, alors que la déformation est le changement des dimensions du matériau lorsqu'il subit une contrainte. La corrélation contrainte-déformation est généralement représentée dans un diagramme contrainte-déformation qui illustre le comportement d'un matériau lorsqu'il est soumis à une contrainte.. Dans la région élastique, la contrainte et la déformation sont directement proportionnelles et sont régies par la loi de Hooke, c'est à dire. σ = Eϵ

Comment définiriez-vous le stress contre Courbe de déformation?

Courbe contrainte/déformation – une représentation graphique de la quantité de contrainte imposée à un matériau et de la quantité de déformation qu'il montre. Donc. voici ses régions clés et les points sur la courbe incluent:

• Région élastique: Région où les relations de contrainte et de déformation sont directement proportionnelles, comme l'indique la loi de Hook.; c'est à dire. σ = Eϵ. Ici, le matériau retrouve sa forme originale après l'élimination des contraintes.
• Point de rendement: Le matériau commence à se plier au-delà de sa limite d'élasticité et provoque une déformation permanente même lorsque la contrainte est relâchée.
• Région du plastique: À ce point, le matériau durcit de manière permanente au-delà du stade d'élasticité.
• Résistance à la traction ultime: La quantité de contrainte que le matériau peut spécifiquement tolérer jusqu'au point de striction.
• Point de fracture: On l’appelle également le véritable point d’échec, qui est la position du point de rupture du matériau.

La courbe est également essentielle pour expliquer les propriétés du matériau. mis-à-part, cela aide dans le processus de choix du bon matériau dans le processus de conception technique.

Conclusion

En conclusion, stress v. souche, la contrainte et la déformation sont des concepts de base de la science et de l'ingénierie des matériaux. Il a une valeur significative pour en apprendre davantage sur les réactions matérielles résultant de diverses forces.. Semblable à la contrainte qui définit les forces internes dans un matériau, la déformation définit la déformation qui accompagne les forces. Les courbes contrainte-déformation qui représentent leur type de relation sont très utiles pour acquérir une compréhension générale des caractéristiques et du comportement des matériaux.. Ainsi, la maîtrise de ces concepts par les ingénieurs et les scientifiques aboutira au développement de structures et de matériaux plus sûrs et plus performants. Contactez-nous pour plus d'informations.