Å finne ut hvor mye vekt en bro kan holde, avhenger av hvordan den reagerer på belastningen og belastningen fra biler og andre kjøretøy som krysser den. Men for de minste endringene i stress, trenger du en strekkmåler som kan gi deg stressverdier som er mye mindre. Microstrain-verdien hjelper deg med det.
Microstrain
Understrekeblir målt med "sigma"
\ sigma = \ frac {F} {A}
for styrkenFpå en gjenstand og områdetENsom kraften påføres over. Du kan måle stress på denne enkle måten hvis du kjenner kraft og areal. Dette gir belastning de samme enhetene som trykk. Dette betyr at du kan legge press på et objekt som en måte å måle stress på.
Du kan også finne ut hvor mye belastning et materiale brukerverdi av belastning, målt med "epsilon"
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
for endringen i lengdeALav et materiale når det er under stress delt på den faktiske lengdenLav materialet. Når et materiale komprimeres i en bestemt retning, for eksempel vekten på biler på en bro, kan selve materialet ekspandere i retningene vinkelrett på vekten. Denne responsen av strekking eller komprimering, kjent som
Poisson-effekt, lar deg beregne belastningen.Denne "deformasjonen" av materialet skjer på mikronivå for mikrostammeeffekter. Mens strekkmålere i normal størrelse måler endringer i materiallengde i størrelsesorden millimeter eller tomme, mikrostammålere brukes til mikrometerlengder (med den greske bokstaven "mu") μm for endring i lengde. Dette vil bety at du vil bruke verdier avεi størrelsesorden 10-6 i størrelse for å få microstrainμε.Å konvertere microstrain til belastning betyr å multiplisere verdien av microstrain med 10-6.
Microstrain målere
Helt siden den skotske kjemikeren Lord Kelvin oppdaget at metallisk ledende materiale under mekanisk belastning viser en endring i elektrisk motstand, har forskere og ingeniører utforsket dette forholdet mellom belastning og elektrisitet for å dra nytte av disse effektene. Elektrisk motstand måler ledningens motstand mot strømmen av elektrisk ladning.
Strekkmålere bruker en zigzig form av ledning slik at når du måler den elektriske motstanden i ledningen når en strøm strømmer gjennom den, kan du måle hvor mye belastning det blir på ledningen. Den sikksakk-gitterlignende formen øker overflaten på ledningen parallelt med strekkretningen.
Mikrostammålere gjør det samme, men måler enda mer små endringer i elektrisk motstand mot objektet, for eksempel mikroskopendringer i objektets lengde. Strekkmålere utnytter forholdet slik at når belastningen på en gjenstand overføres til strekkmåleren, endrer måleren sin elektriske motstand i forhold til strekk. Strekkmålere finner bruksområder i balanser som gir nøyaktige målinger av gjenstandens vekt.
Problemer med strekkmålereksempel
Problemer med strekkmålereksempler kan illustrere disse effektene. Hvis en strekkmåler måler en mikrostamme på 5μεfor et materiale 1 mm langt, hvor mange mikrometer endrer materialets lengde?
Konverter mikrostammen til å stamme ved å multiplisere den med 10-6 for å få en belastningsverdi på 5 x 10-6, og konverter 1 mm til meter ved å multiplisere den med 10-3 for å få 10-3 m. Bruk ligningen for belastning å løseΔL:
5 \ ganger 10 ^ {- 6} = \ frac {\ Delta L} {10 ^ {- 3}} \ antyder \ Delta L = 5 \ ganger 10 ^ {- 6} \ ganger 10 ^ {- 3} = 5 \ ganger 10 ^ {- 9} \ text {m}
eller 5 x 10-3 μm.