Zawartość
Ustalenie, jak duży ciężar może utrzymać most, zależy od tego, jak zareaguje on na stres i obciążenie samochodów i innych przejeżdżających przez niego pojazdów. Ale dla najbardziej drobnych zmian stresu potrzebujesz miernika odkształcenia, który może dać ci wartości stresu, które są znacznie mniejsze. Pomaga w tym wartość mikroprzepływu.
Microstrain
Naprężenie mierzy się za pomocą „sigma” σ = F / A dla siły fa na obiekcie i obszarze ZA na które przykładana jest siła. Możesz zmierzyć stres w ten prosty sposób, jeśli znasz siłę i obszar. Daje to odkształcenie takim samym jednostkom jak ciśnienie. Oznacza to, że możesz wywierać nacisk na obiekt jako jeden ze sposobów pomiaru naprężenia na nim.
Możesz również dowiedzieć się, jak duże obciążenie ma materiał przy użyciu wartość odkształcenia, mierzone za pomocą „epsilon” ε = ΔL / L dla zmiany długości ΔL materiału poddanego naprężeniu podzielonego przez rzeczywistą długość L. materiału. Gdy materiał jest ściskany w określonym kierunku, takim jak ciężar samochodów na moście, sam materiał może rozszerzać się w kierunkach prostopadłych do ciężaru. Ta reakcja rozciągania lub ściskania, znana jako Efekt Poissona, pozwala obliczyć obciążenie.
Ta „deformacja” materiału występuje na mikropoziomie w celu uzyskania efektu mikrostrenu. Podczas gdy tensometry normalnej wielkości mierzą zmiany długości materiału rzędu milimetra lub cala, tensometry mikrostrenowe są używane dla długości mikrometrów (używając greckiej litery „mu”) μm do zmiany długości. Oznaczałoby to, że użyłbyś wartości ε rzędu 10-6 wielkości, aby uzyskać mikrostren μ__ε. Konwersja mikrostrenu na obciążenie oznacza pomnożenie wartości mikrostrenu przez 10-6.
Wskaźniki Microstrain
Odkąd szkocki chemik Lord Kelvin odkrył, że metaliczny materiał przewodzący pod obciążeniem mechanicznym wykazuje zmianę w oporności elektrycznej, naukowcy i inżynierowie badali tę zależność między odkształceniem a elektrycznością, aby wykorzystać te efekty. Rezystancja elektryczna mierzy oporność drutów na przepływ ładunku elektrycznego.
Tensometry wykorzystują zygzakowaty kształt drutu, dzięki czemu podczas pomiaru rezystancji elektrycznej drutu podczas przepływu prądu można zmierzyć, jak duży jest nacisk na drut. Zygzakowaty kształt siatki zwiększa pole powierzchni drutu równolegle do kierunku odkształcenia.
Wskaźniki mikrostrenu robią to samo, ale mierzą jeszcze mniejsze zmiany rezystancji elektrycznej na obiekcie, takie jak zmiany długości mikroskopu. Tensometry wykorzystują tę relację, że gdy obciążenie obiektu przenosi się na tensometr, tensometr zmienia opór elektryczny proporcjonalnie do tensometrycznego. Tensometry znajdują zastosowanie w wagach, które dają dokładne pomiary ciężaru obiektów.
Przykładowe problemy z tensometrem
Problemy z przykładowym tensometrem mogą ilustrować te efekty. Jeśli tensometr mierzy mikrostren o wartości 5_μ__ε_ dla materiału o długości 1 mm, o ile mikrometrów zmienia się długość materiału?
Przelicz mikroprzepływ na obciążenie, mnożąc go przez 10-6 aby uzyskać wartość odkształcenia 5 x 10-6i przelicz 1 mm na metry, mnożąc go przez 10-3 zdobyć 10-3 m. Użyj równania dla odkształcenia, aby rozwiązać ΔL z 5 x 10-6 = ΔL / 10-3 m_. Rozwiąż dla _ΔL jak (5 x 10-6) x (10-3), aby uzyskać 5 x 10-9 m lub 5 x 10-3 μm _._