Annak kiderítése, hogy egy híd mekkora súlyt tud tartani, attól függ, hogyan reagál az áthaladó autók és más járművek stresszére és megterhelésére. A stressz legkisebb mértékű változásához azonban szüksége van egy feszültségmérőre, amely sokkal kisebb stresszértékeket adhat. Ebben segít a mikrotörzs értéke.
Mikrotörzs
Feszültséga "sigma" segítségével mérjük
\ sigma = \ frac {F} {A}
az erőhözFegy tárgyon és a területenAamely felett az erőt alkalmazzák. Mérheti a stresszt ezen az egyszerű módon, ha ismeri az erőt és a területet. Ez ugyanazokat az egységeket adja meg, mint a nyomás. Ez azt jelenti, hogy nyomást gyakorolhat egy tárgyra, mivel így mérheti a rá nehezedő feszültséget.
A. Segítségével azt is megtudhatja, hogy mekkora igénybevételt jelent egy anyagtörzs értéke"epsilon" -val mérve
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
a hosszváltozáshozΔLegy anyag feszültség alatt elosztva a tényleges hosszávalLaz anyag. Ha egy anyagot egy bizonyos irányba tömörítenek, például a kocsik súlya a hídon, akkor maga az anyag a súlyra merőleges irányban tágulhat. A nyújtás vagy összenyomás ezen válasza, az úgynevezett
Poisson-effektus, lehetővé teszi a feszültség kiszámítását.Az anyagnak ez a "deformációja" mikroszinten fordul elő a mikrotörzshatások érdekében. Míg a normál méretű nyúlásmérők milliméter vagy hüvelyk nagyságrendben mérik az anyag hosszának változását, A mikroszintmérőket a mikrométer hosszúságához (a görög "mu" betűt használva) μm használjuk a hossz. Ez azt jelentené, hogy aε10-es sorrendben-6 nagyságrendben, hogy mikrotörzset kapjonμε.A mikrotörzs törzsdé alakítása azt jelenti, hogy a mikrotörzs értékét 10-gyel megszorozzuk-6.
Mikrostrain mérők
Amióta Lord Kelvin skót vegyész felfedezte, hogy a mechanikai igénybevétel alatt álló fém vezető anyag megváltozik elektromos ellenállás, a tudósok és mérnökök ennek kihasználása érdekében feltárták a feszültség és az áram közötti kapcsolatot ezeket a hatásokat. Az elektromos ellenállás a vezeték ellenállását méri az elektromos töltés áramlásával szemben.
A feszültségmérők egy cikk-cakk formájú huzalt használnak, így amikor megmérjük a vezetékben az elektromos ellenállást, amikor áram folyik rajta, akkor megmérhetjük, hogy mekkora megterhelés jelentkezik a vezetékben. A cikk-cakk rácsszerű forma megnöveli a huzal felületét a feszültség irányával párhuzamosan.
A mikrotörés-mérők ugyanezt teszik, de még kisebb mértékű változásokat mérnek az objektummal szembeni elektromos ellenállásban, például a mikroszkóp-változásokat az objektum hosszában. A nyúlásmérők kihasználják a kapcsolatot, így amikor egy tárgyon a megterhelés átkerül a nyúlásmérőre, a mérő a feszültséggel arányosan megváltoztatja elektromos ellenállását. A nyúlásmérők olyan mérlegek használatát találják meg, amelyek pontos mérést adnak a tárgy súlyáról.
Nyúlásmérő példa problémák
A feszültségmérő példa problémái szemléltethetik ezeket a hatásokat. Ha a feszültségmérő mikrotörzsét 5-ösre mérjükμε1 mm hosszú anyagnál hány mikrométerrel változik az anyag hossza?
Konvertálja a mikrotörzset törzsre úgy, hogy megszorozza 10-vel-6 hogy 5 x 10 alakváltozási értéket kapjon-6, és 1 mm-t alakítson át méterekre úgy, hogy megszorozza 10-vel-3 hogy 10-et kapjon-3 m. Használja a törzs egyenletét a megoldásraΔL:
5-szer 10 ^ {- 6} = \ frac {\ Delta L} {10 ^ {- 3}} \ implicit \ Delta L = 5 \ szor 10 ^ {- 6} \ szor 10 ^ {- 3} = 5 \ szor 10 ^ {- 9} \ text {m}
vagy 5 x 10-3 μm.