ความแตกต่างระหว่างความดันและความเครียดคืออะไร?

เนื่องจากหน่วยเหมือนกัน ( ) อะไรคือความแตกต่างระหว่างความกดดันและความเครียด$\frac{N}{m^2}$

ความดันเป็นแรงที่ใช้กับพื้นผิวของวัสดุที่เป็นปัญหา มันถูกแบ่งตามพื้นที่เพราะมันอธิบายถึงแรงกระจาย (เช่นแรงจากก๊าซอัดหรือของเหลวหรือของแข็ง / กองซ้อน)

ความเครียดคือแรงที่กระจายผ่านความหนาของวัสดุที่เป็นปัญหา มันถูกแบ่งตามพื้นที่เนื่องจากแรงที่ได้รับการแบ่งปัน (แม้ว่าจะไม่เสมอกัน) โดยส่วนตัดของวัสดุ ตัวอย่างเช่นถ้าคุณมีบล็อกที่มั่นคงของวัสดุรองรับน้ำหนักแรงจากน้ำหนักหารด้วยความกว้างและความลึกของ bock นั้นจะช่วยให้คุณมีความเครียด

ในขณะที่คำตอบบางส่วนใกล้เคียงกับพวกเขา (ในขณะที่เขียนคำตอบนี้) ไม่ถูกต้องในระดับหนึ่ง

ความดันและความเครียดนั้นมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด - ในความเป็นจริงเราอาจยืนยันว่าความกดดันนั้นเป็นส่วนหนึ่งของความเครียด ในการระบุความดันในวัสดุเป็นส่วนหนึ่งของความเค้นรวมในวัสดุ ความดันเป็นปริมาณสเกลาร์ - เหมือนกันในทุกทิศทางในขณะที่ความเค้นเป็นปริมาณเทนเซอร์ที่สามารถจับแรงการเปลี่ยนรูปทั้งหมดได้

ความดันและความเครียดมีความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้: หากส่วนประกอบของตัวดึงความเค้นถูกกำหนดโดยดังนั้นความดันจะเป็น (โดยใช้สัญกรณ์ Einstein)$\sigma_{ij}$

กล่าวคือความดันอยู่ตรงข้ามกับค่าเฉลี่ยขององค์ประกอบในแนวทแยงของเครื่องวัดความเครียด

เมื่อพูดเฉพาะเจาะจงมากขึ้นในแง่ของเงื่อนไขขอบเขตหรือภาระที่ใช้สำหรับปัญหาการวิเคราะห์เชิงโครงสร้างมันหมายถึงความเครียดปกติที่นำไปใช้ในพื้นที่

แรงกดดันและความเครียดเป็นแรงที่กระจายบนพื้นผิว แต่เป็นแนวคิดที่แตกต่างกันสองประการ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างพวกเขาก็คือความดันภายนอกและความเครียดเป็นภายใน

เมื่อคุณมีวัตถุแรงดันคือแรงที่ผิวตั้งฉากกับ 'ผิวหนัง' ของวัตถุนี้

ในการกำหนดความเครียดจะเป็นประโยชน์ในการจินตนาการวัตถุที่เป็นของแข็งด้วยชุดของแรงภายนอก (การกระทำและปฏิกิริยา) ที่ทำงานบนพื้นผิวของมัน เนื่องจากแรงเหล่านี้ทำให้วัตถุมีรูปร่างผิดปกติจนกระทั่งอยู่ในสภาวะสมดุล เมื่อคุณทำการตัดผ่านวัตถุนี้และเอาชิ้นส่วนของมันออกมาแรงบนพื้นผิวที่ถูกเปิดเผยโดยการตัดจะต้องใช้เพื่อรักษาวัตถุให้อยู่ในสภาพผิดปกติและเพื่อให้มันอยู่ในสภาวะสมดุล แรงภายในพื้นผิวเหล่านี้เรียกว่าความเค้น

ในขณะที่ความดันถูกกำหนดให้ตั้งฉากกับพื้นผิวของวัตถุข้อ จำกัด นี้ไม่ได้ใช้กับความเครียด ความเค้นสามารถนำไปใช้ในทิศทางใดก็ได้บนพื้นผิวภายใน นี่คือความแตกต่างระหว่างความดันและความเครียด ความเครียดในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวภายในจะเรียกว่า 'ความเครียดปกติ' (การบีบอัดหรือความตึงเครียด) ความเครียดขนานกับพื้นผิวภายในจะเรียกว่า 'ความเครียดเฉือน'

ใคร ๆ ก็บอกว่าพวกเขามีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด แต่ในขณะที่ความกดดันมากกว่าทั่วไปรอบทิศทาง (เหมือนในแก๊ส) ความเครียดถูกกำหนดไว้ในของแข็งและเป็นเมตริกซ์ - กับปัจจัยที่รับผิดชอบแรงเคลื่อนย้ายใน 3 มิติบวกแรงบิด

ด้วยความดันคุณใช้ลูกสูบจินตภาพในไซลินเดอร์ด้วยสูญญากาศโดยมีเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าติดอยู่กับลูกสูบและวัดสิ่งที่บังคับให้สื่อกลางออกแรงบนผนังนั้นหารด้วยพื้นผิวลูกสูบ ไม่ว่าคุณจะเลี้ยวอย่างไรค่าจะเหมือนกัน

ตอนนี้ใช้สายวัดความเครียด :

และครอบคลุมพวกเขาด้วยคอนกรีตสร้างคานคอนกรีต ตอนแรกพวกเขาทั้งหมดจะแสดงความดันคอนกรีตเหลวเหมือนกัน แต่เมื่อคอนกรีตแข็งตัวการอ่านค่าจะเปลี่ยนไป บางคนจะแสดงค่าลบเมื่อคานโค้งและสายพันธุ์ตามด้านนอก คนอื่น ๆ จะแสดงแรงกดด้านข้างของลำแสงที่ทำให้น้ำหนักของมันตั้งฉากกับความยาวของมัน หากคุณบีบอัดลำแสงคุณจะได้รับค่าที่ค่อนข้างยาว แต่มีลักษณะเชิงลบเล็กน้อยจากแกนเมื่อวัสดุที่ถูกบีบอัดขยายไปถึงด้านข้าง หากคุณพยายามงอคานคุณจะได้ฟิล์มเนกาทีฟเล็ก ๆ ที่ด้านนอกของโค้งงอบวกเล็ก ๆ ที่อยู่ด้านในจากนั้นลำแสงก็จะสแนปอิน มันเป็นวิธีที่อ่อนแอกว่ากับแรงลบ (ดึงออกจากกัน) และสิ่งเหล่านี้จะออกแรงที่ด้านนอกของโค้ง

ดังนั้นเมื่อใช้ค่า 'ความเครียด' เว้นแต่ว่าคุณจะให้เมตริกซ์เต็มมันจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเขียนทิศทางของความเครียดที่คุณกำลังอธิบายอยู่ - เพียงแค่วางมันลงเช่นความดันไม่ใช่สิ่งที่มีประโยชน์ทั้งหมด

ความดันคือแรงที่ใช้ต่อหน่วยพื้นที่ มันเกิดขึ้นเนื่องจากแรงภายนอกบนพื้นผิวของวัตถุ

เมื่อแรงภายนอกถูกนำมาใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปแรงภายในถูกสร้างขึ้นซึ่งเรียกว่าความเครียด ทั้งความดันและความเครียดมีหน่วยเดียวกัน