Günlük dilde "stres" birçok anlama gelebilir, ancak genel olarak bazı şeylerin aciliyetini ima eder. sıralama, ölçülebilir veya ölçülemez bir desteğin dayanıklılığını test eden bir şey sistem. Mühendislik ve fizikte stresin özel bir anlamı vardır ve malzemenin o malzemenin birim alanı başına deneyimlediği kuvvet miktarı ile ilgilidir.
Belirli bir yapının veya tek kirişin tolere edebileceği maksimum gerilme miktarını hesaplamak ve bunu yapının beklenen yüküyle eşleştirmek. mühendislerin her gün karşılaştığı klasik ve günlük bir problemdir. Dahil edilen matematik olmadan, dünyanın her yerinde görülen devasa barajlar, köprüler ve gökdelenlerin zenginliğini inşa etmek imkansız olurdu.
Kiriş Üzerindeki Kuvvetler
kuvvetlerin toplamıFağDünya üzerindeki nesneler tarafından deneyimlenen, dümdüz aşağıyı gösteren ve bir ivme üreten dünyanın yerçekimi alanına atfedilebilen "normal" bir bileşen içerir.g9,8 m/sn2, bu ivmeyi yaşayan nesnenin kütlesi m ile birlikte. (Newton'un ikinci yasasından,Fağ= mbir.İvme, hız değişim oranıdır, bu da yer değiştirmenin değişim oranıdır.)
Hem dikey hem de yatay olarak yönlendirilmiş kütle elemanlarına sahip bir kiriş gibi yatay olarak yönlendirilmiş katı bir nesne dikey bir yüke maruz kaldığında bile bir dereceye kadar yatay deformasyon yaşar, bu da uzunlukta bir değişiklik olarak kendini gösterir. ΔL. Yani, ışın biter.
Young Modülü Y
Malzemelerin adı verilen bir özelliği vardır.Gencin modülüya daelastik modül Y, her malzeme için özeldir. Daha yüksek değerler, deformasyona karşı daha yüksek bir direnç anlamına gelir. Birimi basınçla aynıdır, metrekare başına Newton (N/m)2), aynı zamanda birim alan başına kuvvettir.
Deneyler, başlangıç uzunluğu L olan bir kirişin uzunluğundaki ΔL değişimini göstermektedir.0 A kesit alanı üzerinde bir F kuvvetine maruz kalan denklem ile verilir
\Delta L=\bigg(\frac{1}{Y}\bigg)\bigg(\frac{F}{A}\bigg) L_0
Stres ve Gerilme
Stresbu bağlamda, yukarıdaki uzunluk değişim denkleminin sağ tarafında görünen kuvvetin F/A alanına oranıdır. Bazen σ (Yunanca sigma harfi) ile gösterilir.
GerginlikΔL uzunluğundaki değişimin orijinal uzunluğu L'ye veya ΔL/L'ye oranıdır. Bazen ε (Yunanca epsilon harfi) ile temsil edilir. Gerinim boyutsuz bir niceliktir, yani birimi yoktur.
Bu, stres ve zorlamanın birbiriyle ilişkili olduğu anlamına gelir.
\frac{Delta L}{L_0}=\epsilon =\bigg(\frac{1}{Y}\bigg)\bigg(\frac{F}{A}\bigg)=\frac{\sigma}{Y }
veya stres = Y × gerinim.
Gerilme Dahil Örnek Hesaplama
1.400 N'luk bir kuvvet, Young modülü 70 × 10 olan 8 metreye 0.25 metrelik bir kirişe etki eder.9 N/m2. Stres ve gerginlik nedir?
İlk olarak, 1.400 N'lik F kuvvetine maruz kalan A alanını hesaplayın. Bu, L uzunluğunun çarpılmasıyla verilir.0 kirişin genişliğine göre: (8 m)(0.25 m) = 2 m2.
Ardından, bilinen değerlerinizi yukarıdaki denklemlere yerleştirin:
Gerginlik:
\epsilon = (1/(70\kez 10^9))(1400)=1\kez 10^{-8}
Stres:
\sigma = \frac{F}{A}=Y\epsilon = (70\times 10^9)(1\times 10^{-8})=700\text{ N/m}^2
I-Beam Yük Kapasitesi Hesaplayıcısı
Kaynaklarda sağlanana benzer bir çelik kiriş hesaplayıcısını çevrimiçi olarak ücretsiz bulabilirsiniz. Bu aslında belirsiz bir kiriş hesaplayıcıdır ve herhangi bir doğrusal destek yapısına uygulanabilir. Bir anlamda mimar (veya mühendis) oynamanıza ve farklı kuvvet girdileri ve diğer değişkenler, hatta menteşeler ile denemeler yapmanıza olanak tanır. Hepsinden iyisi, bunu yaparken herhangi bir inşaat işçisine gerçek dünyada herhangi bir "strese" neden olamazsınız!