At finde ud af, hvor meget vægt en bro kan holde, afhænger af, hvordan den reagerer på stress og belastning af biler og andre køretøjer, der krydser den. Men for de mest minimale ændringer i stress, skal du bruge en stregmåler, der kan give dig værdier af stress, der er meget mindre. Microstrain-værdien hjælper dig med det.
Microstrain
Stressmåles ved hjælp af "sigma"
\ sigma = \ frac {F} {A}
for styrkenFpå et objekt og områdetENover hvilken kraften påføres. Du kan måle stress på denne ligetil måde, hvis du kender kraft og areal. Dette giver belastning de samme enheder som tryk. Det betyder, at du kan lægge pres på et objekt som en måde at måle stress på det på.
Du kan også finde ud af, hvor meget belastning et materiale brugerværdi af stamme, målt ved "epsilon"
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
til ændring i længdeALaf et materiale, når det er under stress divideret med den faktiske længdeLaf materialet. Når et materiale komprimeres i en bestemt retning, såsom bilens vægt på en bro, kan selve materialet udvides i retningerne vinkelret på vægten. Denne reaktion ved strækning eller komprimering, kendt som
Poisson-effekt, lader dig beregne stammen.Denne "deformation" af materialet forekommer på mikroniveau for mikrostammeeffekter. Mens spændingsmålere i normal størrelse måler ændringer i materialelængde i størrelsesordenen en millimeter eller tomme, microstrain målere bruges til længder på mikrometer (ved hjælp af det græske bogstav "mu") μm til ændringen i længde. Dette ville betyde, at du ville bruge værdier påεi størrelsesordenen 10-6 i størrelsesorden for at få microstrainμε.Konvertering af microstrain til stamme betyder at gange værdien af microstrain med 10-6.
Microstrain målere
Lige siden den skotske kemiker Lord Kelvin opdagede, at metallisk ledende materiale under mekanisk belastning viser en ændring i elektrisk modstand, har forskere og ingeniører udforsket dette forhold mellem belastning og elektricitet for at drage fordel af disse effekter. Elektrisk modstand måler en lednings modstand mod strømmen af elektrisk ladning.
Trækmålere bruger en zigzig form af ledning, således at når du måler den elektriske modstand i ledningen, når en strøm strømmer igennem den, kan du måle, hvor meget belastning der er på ledningen. Den zigzag-gitterlignende form øger trådens overfladeareal parallelt med spændingsretningen.
Microstrain målere gør det samme, men måler endnu mere minimale ændringer i elektrisk modstand mod objektet, såsom mikroskopændringer i objektets længde. Stammålere udnytter forholdet således, at når belastningen på en genstand overføres til stregmåleren, ændrer måleren sin elektriske modstand i forhold til stammen. Stammålere finder anvendelser i vægte, der giver nøjagtige målinger af et objekts vægt.
Problemer med stregmålereksempel
Problemer med stregmålereksempel kan illustrere disse effekter. Hvis en stregmåler måler en mikrostamme på 5μεfor et materiale med en længde på 1 mm, hvor mange mikrometer ændrer materialets længde sig?
Konverter microstrain til at stamme ved at gange det med 10-6 for at få en belastningsværdi på 5 x 10-6, og konverter 1 mm til meter ved at gange det med 10-3 at få 10-3 m. Brug ligningen til stamme at løseΔL:
5 \ gange 10 ^ {- 6} = \ frac {\ Delta L} {10 ^ {- 3}} \ antyder \ Delta L = 5 \ gange 10 ^ {- 6} \ gange 10 ^ {- 3} = 5 \ gange 10 ^ {- 9} \ tekst {m}
eller 5 x 10-3 μm.
