Verschil tussen stress en spanning

Belangrijkste verschil - Stress versus spanning

Wanneer vervormingskrachten op een object inwerken, kunnen ze de vorm van het object veranderen. De grootste verschil tussen stress en spanning is dat spanning meet de vervormingskracht per oppervlakte-eenheid van het object, terwijl spanning meet de relatieve lengteverandering die wordt veroorzaakt door een vervormingskracht.

Wat is stress

Wanneer een kracht een object probeert te vervormen, zeggen we dat het object onder druk staat. Stress is gedefinieerd als de vervormingskracht per oppervlakte-eenheid van het object. Omdat we elke kracht op een object kunnen oplossen in richtingen evenwijdig aan en loodrecht op het oppervlak, definiëren we normale stress om gelijk te zijn aan de kracht loodrecht op het oppervlak per oppervlakte-eenheid. Op dezelfde manier definiëren we schuifspanning als de kracht parallel aan het oppervlak  per oppervlakte-eenheid. Als de kracht op een oppervlak werkt  en het oppervlak van het oppervlak is , dan de stress  is gegeven door:

Stress heeft dezelfde afmetingen als druk, dus de eenheden die worden gebruikt voor het meten van stress zijn ook N m^-2 of Pa (1 Pa = 1 N m^-2). Wanneer krachten werken om het materiaal te verlengen, wordt de spanning aangeduid als trekspanning. Wanneer de krachten proberen een materiaal samen te drukken, wordt de spanning aangeduid als drukspanning.

Wat is spanning?

Stam meet de hoeveelheid relatieve vervorming veroorzaakt door een kracht die op een object inwerkt. Voor de eenvoud hier, zullen we alleen de normale stam, gecreëerd door normale stress. Stel dat de originele lengte van het object is  en als gevolg van stress, verandert de lengte in . De verandering in lengte is . De druk  wordt dan gegeven door,

Aangezien spanning wordt gegeven door een breuk waarin de teller en de noemer beide een lengte-eenheid hebben, heeft de spanning zelf geen eenheden. d.w.z. het is een "dimensieloze hoeveelheid". Het is gebruikelijk om stam uitgedrukt in percentages te zien.

Stress versus rekcurve

We kunnen een grafiek tekenen van hoe de spanning in een lichaam verandert als we de spanning op het object variëren (dit kan bijvoorbeeld worden gedaan door gewichten toe te voegen). Deze grafieken, genoemd spanning versus spanningsgrafieken, onthullen veel informatie over de aard van het materiaal waaruit het object is gemaakt. De onderstaande figuur toont de typische spanning-rekcurve voor een ductiel materiaal ("ductiel" betekent dat het materiaal goed kan worden uitgerekt):

Stress-strain curve voor een ductiel materiaal

De gradiënt van het elastische gebied van de curve wordt de Jonge Modulus. Dit is een zeer belangrijk cijfer voor materiaalingenieurs, omdat het geeft aan hoeveel spanning veroorzaakt zou worden door een gegeven spanning in een materiaal.

Verschil tussen stress en spanning

Wat het meet

Spanning geeft de kracht weer die werkt per oppervlakte-eenheid van een object.

spanning geeft de relatieve lengteverandering als gevolg van vervormingskrachten.

eenheden

Spanning wordt gemeten in pascal (Pa).

spanning heeft geen eenheden; het is gewoon een verhouding.

Afbeelding Met dank

"Typisch spanning versus spanningsdiagram voor een ductiel materiaal (bijvoorbeeld staal)." Per indeling (eigen werk) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons (gewijzigd)