Hlavní rozdíl - stres vs. napětí

Když na předmět působí deformační síly, mohou změnit tvar objektu. The hlavní rozdíl mezi stresem a vypětím je to napětí měří deformační sílu na jednotku plochy předmětu, zatímco napětí měří relativní změnu délky způsobenou deformační silou.

Co je to stres

Kdykoli se síla pokouší deformovat předmět, řekneme, že je předmět pod napětím. Stres je definována jako deformační síla na jednotku plochy předmětu. Protože dokážeme vyřešit jakoukoli sílu na předmět do směrů rovnoběžných a kolmých k povrchu, definujeme normální stres aby byla stejná jako síla kolmá na povrch na jednotku plochy. Podobně definujeme smykové napětí jako síla rovnoběžná s povrchem na jednotku plochy. Pokud síla působící na povrch je

a plocha povrchu je

, pak stres

je dána:

Napětí má stejné rozměry jako tlak, takže jednotky používané pro měření napětí jsou také N m^-2 nebo Pa (1 Pa = 1 N m^-2). Když síly působí na prodloužení materiálu, napětí se označuje jako tahové napětí. Když se síly pokoušejí stlačit materiál, napětí se označuje jako tlakové napětí.

Co je kmen

Kmen měří relativní deformace způsobená silou působící na předmět. Pro jednoduchost zde budeme zvažovat pouze normální napětí, vytvořené normálním stresem. Předpokládejme, že původní délka objektu je

a v důsledku stresu se délka změní na

. Změna délky je

. Kmen

je pak dáno

Protože napětí je dáno zlomkem, kde čitatel i jmenovatel mají jednotky délky, samotný kmen žádné jednotky nemá. tj. je to „bezrozměrná veličina“. Je běžné vidět napětí vyjádřené v procentech.

Křivka napětí vs. napětí

Můžeme nakreslit graf toho, jak se napětí v těle mění, když měníme napětí působící na předmět (to lze provést například přidáním závaží). Tyto grafy, tzv křivky napětí vs. napětí, odhalte spoustu informací o povaze materiálu, ze kterého je předmět vyroben. Následující obrázek ukazuje typickou křivku napětí-deformace pro tvárný materiál („tvárný“ znamená, že materiál lze dobře natáhnout):

Křivka napětí-deformace pro tvárný materiál

Gradient pružné oblasti křivky se nazývá Mladý modul. Toto je velmi důležité číslo pro inženýry materiálů, protože udává, jak velké napětí by bylo způsobeno daným napětím v materiálu.

Rozdíl mezi stresem a napětím

Co měří

Stres udává sílu působící na jednotku plochy předmětu.

Kmen udává relativní změnu délky v důsledku deformačních sil.

Jednotky

Stres se měří v pascalech (Pa).

Kmen nemá žádné jednotky; je to prostě poměr.

Obrázek se svolením

"Typický diagram napětí vs. napětí pro tvárný materiál (např. Ocel)." podle Breakdown (vlastní práce) [CC BY-SA 3.0], přes Wikimedia Commons (upraveno)