Sự khác biệt giữa áp lực và căng thẳng là gì?

12

Vì các đơn vị giống nhau ( ), sự khác biệt giữa áp lực và căng thẳng là gì? $\frac{N}{m^2}$

pressure stresses

— jhabbott
nguồn

5

Phys.stackexchange.com/questions/107824/ móc

— Subodh

1

Áp lực là vô hướng. Stress là một tenor.

— Paul

5

Áp lực là một lực tác dụng lên bề mặt của vật liệu được đề cập. Nó được chia theo diện tích vì nó mô tả các lực phân tán (ví dụ: lực từ khí nén hoặc chất lỏng, hoặc chất rắn xếp chồng / chất đống.)

Ứng suất là một lực phân phối thông qua độ dày của vật liệu được đề cập. Nó được chia theo khu vực vì lực được chia sẻ (mặc dù không phải lúc nào cũng đồng đều) bởi mặt cắt ngang của vật liệu. Ví dụ, nếu bạn có một khối vật liệu chắc chắn hỗ trợ trọng lượng, lực từ trọng lượng, chia cho chiều rộng và chiều sâu của bock đó, mang lại cho bạn sự căng thẳng.

— Ethan48
nguồn

4

Tôi cảm thấy như đây là một câu trả lời quá đơn giản mang lại ấn tượng rằng căng thẳng chỉ là một cái gì đó xảy ra với chất rắn. Căng thẳng thực sự tồn tại trong chất lỏng. Sự khác biệt là áp lực là một đại lượng vô hướng; nó là đẳng hướng - giống nhau theo mọi hướng. Mặt khác, ứng suất là một đại lượng tenor, nó có tính định hướng, nhưng nó tuân theo các quy tắc nhất định của bất biến khung.

— Tristan

1

ĐỒNG Ý. Điều đó công bằng. Tôi không rõ ràng về cách trả lời chính thức. Tôi chỉ cố gắng truyền đạt khái niệm rộng một cách rõ ràng. Rõ ràng người hỏi câu hỏi có thể chọn một câu trả lời khác nếu nó giải quyết rõ ràng hơn câu hỏi của họ.

— Ethan48

14

Mặc dù một số câu trả lời gần đúng, nhưng chúng (tại thời điểm câu trả lời này được viết) tất cả đều không chính xác ở một mức độ nào đó.

Áp lực và căng thẳng có liên quan rất chặt chẽ - trên thực tế, người ta có thể lập luận rằng áp lực, theo một nghĩa nào đó, là một tập hợp con của căng thẳng. Cụ thể, áp suất trong vật liệu là phần đẳng hướng của tổng ứng suất trong vật liệu. Áp suất là một đại lượng vô hướng - giống nhau theo mọi hướng, trong khi ứng suất là một đại lượng kéo giữ tất cả các lực biến dạng.

Áp lực và ứng suất có liên quan như sau: nếu các thành phần của ứng suất căng được đưa ra bởi , thì áp suất là (sử dụng ký hiệu Einstein) $\sigma_{ij}$

p = - \frac{1}{3} σ_{i i}

$p = -\frac{1}{3}\sigma_{ii}$

Điều đó có nghĩa là, áp lực là đối nghịch với trung bình của các yếu tố đường chéo của ứng suất căng.

Khi nói cụ thể hơn về điều kiện biên hoặc tải trọng ứng dụng cho một vấn đề phân tích kết cấu, nó đặc biệt đề cập đến một ứng suất bình thường được áp dụng trên một khu vực nhất định.

— Tristan
nguồn

5

Áp lực và căng thẳng là cả hai lực phân bố trên một bề mặt, nhưng về bản chất là hai khái niệm khá khác nhau. Sự khác biệt chính giữa chúng là áp lực là bên ngoài và căng thẳng là bên trong .

Khi bạn có một vật thể, áp lực là lực bề mặt vuông góc với 'lớp da' của vật thể này.

Để xác định ứng suất , thật hữu ích khi tưởng tượng một vật thể rắn với một tập hợp các lực bên ngoài (hành động và phản ứng) làm việc trên bề mặt của nó. Do các lực này, vật thể bị biến dạng, cho đến khi nó ở trạng thái cân bằng. Khi bạn thực hiện một vết cắt xuyên qua vật thể này và loại bỏ một phần của nó, các lực trên bề mặt tiếp xúc với vết cắt sẽ là cần thiết để giữ vật thể ở trạng thái biến dạng tương tự và giữ nó ở trạng thái cân bằng. Những lực bề mặt bên trong này được gọi là ứng suất.

Mặc dù áp suất được xác định là vuông góc trên bề mặt của vật thể, nhưng hạn chế này không áp dụng cho ứng suất. Ứng suất có thể được áp dụng theo bất kỳ hướng nào trên bề mặt bên trong. Đây là một sự khác biệt khác giữa áp lực và căng thẳng. Ứng suất vuông góc với bề mặt bên trong được gọi là 'ứng suất thường' (nén hoặc căng). Ứng suất song song với bề mặt bên trong được gọi là 'ứng suất cắt'.

— Tim H
nguồn

5

Người ta có thể nói rằng chúng có liên quan chặt chẽ với nhau, nhưng trong khi áp lực chung chung hơn, đa hướng (như trong khí), thì ứng suất được xác định trong chất rắn và là một tenxơ - với các yếu tố chịu trách nhiệm cho lực dịch chuyển theo 3 chiều cộng với lực xoắn trong 3 trục.

Với áp lực, bạn lấy một pít-tông tưởng tượng trong máy đánh bóng bằng chân không, với một lực kế được gắn vào pít-tông và đo lực nào tác dụng lên môi trường trên bức tường đó, chia cho bề mặt pít-tông. Bất kể bạn xoay nó như thế nào, giá trị là như nhau.

Bây giờ hãy lấy một loạt các câu nói căng thẳng :

nhập mô tả hình ảnh ở đây

và phủ chúng bằng bê tông, tạo thành một chùm bê tông. Đầu tiên tất cả chúng sẽ hiển thị như nhau, áp lực của bê tông lỏng. Nhưng khi bê tông hóa cứng, các chỉ số sẽ thay đổi. Một số sẽ hiển thị các giá trị âm khi chùm uốn cong và biến dạng dọc theo mặt ngoài. Những người khác sẽ cho thấy áp lực bên của chùm tia tạo ra trọng lượng riêng của nó vuông góc với chiều dài của nó. Nếu bạn nén chùm tia, bạn sẽ nhận được các giá trị cực kỳ dài, nhưng âm bản nhỏ ra khỏi trục khi vật liệu nén mở rộng sang hai bên. Nếu bạn cố gắng uốn cong chùm tia, bạn sẽ nhận được một số tiêu cực nhỏ ở phía bên ngoài của uốn cong, một số tích cực nhỏ ở phía bên trong, và sau đó chùm tia sẽ chụp; đó là cách yếu hơn để chống lại các lực tiêu cực (kéo nó ra xa nhau) và chúng được tác động ở phía bên ngoài của uốn cong.

Vì vậy, khi sử dụng giá trị 'ứng suất', trừ khi bạn cung cấp toàn bộ tenxơ, việc viết theo hướng căng thẳng mà bạn mô tả là điều luôn cần thiết - chỉ cần đặt nó xuống như áp lực là không hữu ích.

— SF.
nguồn

2

Một điều chỉnh - không đúng khi nói rằng ứng suất xảy ra trong chất rắn, trong khi áp suất xảy ra trong chất khí. Cả hai xảy ra trong cả hai - áp lực có liên quan đến bất biến đầu tiên của tổng căng thẳng. Căng thẳng thực sự xảy ra trong chất lỏng - nhìn vào dòng chảy Couette cho một ví dụ dễ dàng tầm thường.

— Tristan

@Tristan: Có, trong việc di chuyển chất lỏng và khí, nơi các lực nhớt thay thế các liên kết cấu trúc. Nếu chúng đạt đến trạng thái cân bằng, nó sẽ nhanh chóng bị san bằng. OTOH, nó có thể vẫn ở dạng rắn - ngay cả khi không có ngoại lực; căng thẳng tiềm ẩn là một vấn đề kỹ thuật quan trọng. Xem sự sụt giảm của Hoàng tử Rupert, trong đó một thiệt hại tối thiểu đối với cấu trúc của sự sụt giảm khiến toàn bộ sự việc nổ tung, căng thẳng tiềm ẩn tích lũy dẫn đến sự phá hủy dữ dội của sự sụt giảm.

— SF.

(tốt, ít nhất là trong chất lỏng hoàn hảo; các hiệu ứng căng bề mặt như sụn hoặc hành động mao dẫn rất nhiều ảnh hưởng liên quan đến căng thẳng. Nhưng nếu bạn lấy một lượng lớn chất lỏng bất động, các yếu tố định hướng sẽ không đáng kể.)

— SF.

Xem xét rằng hầu hết các vấn đề kỹ thuật liên quan đến chất lỏng liên quan đến chúng, tốt, trôi chảy, tôi nghĩ rằng sự khác biệt là khá khó khăn. Stress là một khái niệm cơ học liên tục; nó không quan tâm cái gì tạo nên tính liên tục - đó là những gì phương trình cấu thành dành cho.

— Tristan

@Tristan: Hãy để tôi không đồng ý một phần. Hầu hết các vấn đề kỹ thuật liên quan đến chất lỏng đều bỏ qua các yếu tố căng thẳng của động lực học chất lỏng. Chắc chắn có những lĩnh vực (như kỹ thuật hàng hải) rất quan trọng, nhưng trong máy móc, hóa học công nghiệp, kỹ thuật dân dụng và hầu hết các ngành xử lý một lượng lớn chất lỏng di chuyển với tốc độ vừa phải hoặc ở áp suất cao, thường đó là áp lực thực sự quan trọng và phần còn lại thường được coi là "hãy tạo cho nó đủ áp lực dư thừa không bao giờ phải bận tâm với nó."

— SF.

-1

Áp lực là lực tác dụng trên một đơn vị diện tích. Nó phát sinh do các lực bên ngoài trên bề mặt của một vật thể.

Khi các lực bên ngoài được áp dụng, để tránh biến dạng, các nội lực được tạo ra được gọi là Stresses. Cả áp lực và căng thẳng đều có cùng một đơn vị.

— Shashvat Mehta
nguồn