Déterminer le poids qu'un pont peut supporter dépend de la façon dont il réagit au stress et à la tension des voitures et autres véhicules qui le traversent. Mais, pour les changements de contrainte les plus infimes, vous auriez besoin d'une jauge de contrainte qui peut vous donner des valeurs de contrainte beaucoup plus petites. La valeur de microstrain vous y aide.
Microcontrainte
Stressest mesuré à l'aide de « sigma »
\sigma = \frac{F}{A}
pour la forceFsur un objet et la zoneUNEsur laquelle la force est appliquée. Vous pouvez mesurer le stress de cette manière simple si vous connaissez la force et la surface. Cela donne à la déformation les mêmes unités que la pression. Cela signifie que vous pouvez ajouter de la pression sur un objet comme un moyen de mesurer le stress sur celui-ci.
Vous pouvez également déterminer la contrainte exercée sur un matériau à l'aide de lavaleur de la contrainte, mesuré par "epsilon"
\epsilon =\frac{\Delta L}{L}
pour le changement de longueurLd'un matériau lorsqu'il est soumis à une contrainte divisé par la longueur réelle
Ldu matériel. Lorsqu'un matériau est comprimé dans une certaine direction, comme le poids des voitures sur un pont, le matériau lui-même peut se dilater dans les directions perpendiculaires au poids. Cette réponse d'étirement ou de compression, connue sous le nom deeffet Poisson, vous permet de calculer la déformation.Cette "déformation" du matériau se produit à un micro-niveau pour les effets de micro-contrainte. Alors que les jauges de contrainte de taille normale mesurent des changements de longueur de matériau de l'ordre d'un millimètre ou d'un pouce, les jauges de microcontrainte sont utilisées pour des longueurs de micromètres (en utilisant la lettre grecque "mu") m pour le changement de longueur. Cela signifierait que vous utiliseriez les valeurs deεde l'ordre de 10-6 en amplitude pour obtenir une microcontrainteμε.Convertir une microdéformation en déformation signifie multiplier la valeur de la microdéformation par 10-6.
Jauges de microcontrainte
Depuis que le chimiste écossais Lord Kelvin a découvert qu'un matériau conducteur métallique sous contrainte mécanique montre un changement de résistance électrique, les scientifiques et les ingénieurs ont exploré cette relation entre la contrainte et l'électricité pour tirer parti de ces effets. La résistance électrique mesure la résistance d'un fil au flux de charge électrique.
Les jauges de contrainte utilisent une forme de fil en zigzig de telle sorte que, lorsque vous mesurez la résistance électrique dans le fil lorsqu'un courant le traverse, vous pouvez mesurer la tension exercée sur le fil. La forme en forme de grille en zigzag augmente la surface du fil parallèlement à la direction de la déformation.
Les jauges de microdéformation font la même chose, mais mesurent des changements encore plus infimes de la résistance électrique de l'objet, tels que les changements au microscope de la longueur d'un objet. Les jauges de contrainte tirent parti de la relation telle que, lorsque la contrainte sur un objet est transférée à la jauge de contrainte, la jauge modifie sa résistance électrique proportionnellement à la contrainte. Les jauges de contrainte trouvent des utilisations dans les balances qui donnent des mesures précises du poids d'un objet.
Exemples de problèmes de jauge de contrainte
Des exemples de problèmes de jauge de contrainte peuvent illustrer ces effets. Si une jauge de contrainte mesure une microdéformation de 5μεpour un matériau de 1 mm de longueur, de combien de micromètres la longueur du matériau change-t-elle ?
Convertissez la microsouche en déformation en la multipliant par 10-6 pour obtenir une valeur de déformation de 5 x 10-6, et convertissez 1 mm en mètres en le multipliant par 10-3 pour obtenir 10-3 m. Utilisez l'équation de la déformation pour résoudreL :
5\times 10^{-6}=\frac{\Delta L}{10^{-3}}\implies \Delta L=5\times 10^{-6}\times 10^{-3}=5 \fois 10^{-9}\text{ m}
ou 5x10-3 je suis.