Что означает напряжение сдвига

НАПРЯЖЕНИЕ СДВИГА

Научно-технический энциклопедический словарь .

Смотреть что такое «НАПРЯЖЕНИЕ СДВИГА» в других словарях:

напряжение сдвига — касательное напряжение — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы касательное напряжение EN shear stress … Справочник технического переводчика

Напряжение сдвига — У этого термина существуют и другие значения, см. Напряжение. Напряжённому состоянию чистого сдвига, при котором по двум взаимно перпендикулярным площадкам действуют только касательные напряжения , соответствует модуль сдвига . Модуль сдвига… … Википедия

напряжение сдвига — 2.1.5 напряжение сдвига: Отношение движущей силы к единице площади потока жидкости. Для ротационного вискозиметра поверхность ротора является площадью сдвига. Крутящий момент, приложенный к ротору, Тr, Н×м, вычисляют по формуле Тr = 9,81m(R0 +… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

напряжение сдвига, параллельное оси сварки — — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции EN shear stress parallel to weld axis … Справочник технического переводчика

напряжение сдвига, перпендикулярное оси сварки — — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции EN shear stress perpendicular to weld axis … Справочник технического переводчика

предельное напряжение сдвига — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN yield strength … Справочник технического переводчика

Напряжение — Напряжение: В Викисловаре есть статья «напряжение» Электрическое напряжение между точками A и B отношение работы электрического поля при переносе пробного заряда из точки A в B к величине этого пробного заряда. Номинальное напряжение… … Википедия

напряжение — 3.10 напряжение: Отношение растягивающего усилия к площади поперечного сечения звена при его номинальных размерах. Источник: ГОСТ 30188 97: Цепи грузоподъемные калиброванные высокопрочные. Технические условия … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

НАПРЯЖЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЕ — НАПРЯЖЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЕ, сила на единицу площади, прилагаемая к объекту. Различают напряжение растяжения, сжатия и сдвига (деформирующее объект в направлениях по касательной). В текучих средах напряжение по касательной невозможно, так как этим… … Научно-технический энциклопедический словарь

переходное восстанавливающееся напряжение — 3.63 переходное восстанавливающееся напряжение; ПВН: Восстанавливающееся напряжение в период времени, когда оно имеет заметно выраженный переходный характер. Примечания 1 Переходное восстанавливающееся напряжение может быть колебательным или… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Напряжение сдвига — Shear stress

Напряжение сдвига, часто обозначаемый τ (Греческий: тау), является составляющей стресс копланарны с поперечным сечением материала. Это возникает из сдвигающая сила, составляющая сила вектор параллельно к поперечное сечение материала. Нормальный стресс, с другой стороны, возникает из-за компоненты вектора силы перпендикуляр к сечению материала, на которое он действует.

Содержание

1 Общее напряжение сдвига
2 Другие формы
- 2.1 Чистый
- 2.2 Сдвиг балки
- 2.3 Полумонококовые ножницы
- 2.4 Ударный сдвиг
- 2.5 Напряжение сдвига в жидкостях
  - 2.5.1 Пример
3 Измерение с помощью датчиков
- 3.1 Датчик напряжения сдвига расходящейся кромки
- 3.2 Датчик напряжения сдвига на микростолбах
4 Смотрите также
5 Рекомендации

Общее напряжение сдвига

Формула для расчета среднего напряжения сдвига — это сила на единицу площади: [1]

τ = напряжение сдвига; F = приложенная сила; А = площадь поперечного сечения материала с площадью, параллельной вектору приложенной силы.

Другие формы

Чистый

Чистый сдвиг стресс связан с чистым деформация сдвига, обозначенный γ , по следующему уравнению: [2]

τ = γ грамм < Displaystyle тау = гамма G ,>

куда грамм это модуль сдвига из изотропный материал, предоставленный

грамм = E 2 ( 1 + ν ) . < displaystyle G = < frac <2 (1+ nu)>>.> $G = frac <E data-lazy-src=$ <2 (1+ nu)>.» width=»» height=»»/>

Сдвиг балки

Сдвиг балки определяется как внутреннее напряжение сдвига балки, вызванное силой сдвига, приложенной к балке.

τ = ж Q я б , < displaystyle tau = ,> ,>» width=»» height=»»/>

ж = общая сила сдвига в рассматриваемом месте; Q = статический момент площади; б = толщина (ширина) материала перпендикулярно к сдвигу; я = Момент инерции всей площади поперечного сечения.

Формула сдвига балки также известна как формула напряжения сдвига Журавского после Дмитрий Иванович Журавский который вывел его в 1855 году. [3] [4]

Полумонококовые ножницы

Напряжения сдвига в пределах полумонокок конструкция может быть рассчитана путем идеализации поперечного сечения конструкции в виде набора стрингеров (несущих только осевые нагрузки) и перемычек (несущих только сдвиговые потоки). Разделение сдвигового потока на толщину данной части полумонококовой конструкции дает напряжение сдвига. Таким образом, максимальное напряжение сдвига будет возникать либо в стенке с максимальным сдвиговым потоком, либо с минимальной толщиной.

Также конструкции в грунте могут разрушиться из-за сдвига; например, вес заполненного землей плотина или же дамба может вызвать обрушение недр, как небольшой оползень.

Ударный сдвиг

Максимальное напряжение сдвига, создаваемое в сплошном круглом стержне, подверженном удару, определяется по формуле:

τ = 2 U грамм V , < displaystyle tau = < sqrt <2UG over V>>,> >,>» width=»» height=»»/>

U = изменение кинетической энергии; грамм = модуль сдвига; V = объем стержня;

U = U_{вращающийся} + U_{применяемый} ; U_{вращающийся} = 1 / 2 Iω 2 ; U_{применяемый} = Tθ_{перемещенный} ; я = момент инерции массы; ω = угловая скорость.

Напряжение сдвига в жидкостях

Любая настоящая жидкости (жидкости и газы Включено) при движении вдоль твердой границы возникнет напряжение сдвига на этой границе. В условие противоскольжения [5] диктует, что скорость жидкости на границе (относительно границы) равна нулю; хотя на некоторой высоте от границы скорость потока должна равняться скорости жидкости. Область между этими двумя точками называется пограничный слой. Для всех Ньютоновские жидкости в ламинарный поток, напряжение сдвига пропорционально скорость деформации в жидкости, где вязкость — постоянная пропорциональности. За неньютоновские жидкости, то вязкость не является постоянным. Напряжение сдвига передается на границу в результате этой потери скорости.

Для ньютоновской жидкости напряжение сдвига на элементе поверхности, параллельном плоской пластине, в точке у дан кем-то:

τ ( у ) = μ ∂ ты ∂ у < Displaystyle тау (у) = му < гидроразрыва < partial u>< partial y>>> $tau (y) = mu frac < partial u data-lazy-src=$ < partial y>» width=»» height=»»/>

μ это динамическая вязкость потока; ты это скорость потока по границе; у высота над границей.

В частности, напряжение сдвига стенки определяется как:

.> tau_ mathrm <w data-lazy-src= Equiv tau (y = 0) = mu left. frac < partial u> < partial y>right | _

Основной закон Ньютона для любой общей геометрии (включая плоскую пластину, упомянутую выше) утверждает, что тензор сдвига (тензор второго порядка) пропорционален скорости потока градиент (скорость — вектор, поэтому ее градиент — тензор второго порядка):

τ ( ты → ) = μ ∇ ты → < Displaystyle mathbf < тау>(< vec >) = му набла < vec >> < Displaystyle mathbf < тау data-lazy-src= (< vec >) = му набла < vec >>» width=»» height=»»/>

а константа пропорциональности называется динамическая вязкость. Для изотропного ньютоновского потока это скаляр, а для анизотропного ньютоновского потока он также может быть тензором второго порядка. Фундаментальный аспект состоит в том, что для ньютоновской жидкости динамическая вязкость не зависит от скорости потока (т. Е. Основной закон напряжения сдвига имеет вид линейный), в то время как неньютоновские потоки это неверно, и следует учитывать изменение:

τ ( ты → ) = μ ( ты → ) ∇ ты → < Displaystyle mathbf < tau>(< vec >) = му (< vec >) nabla < vec >> < Displaystyle mathbf < tau data-lazy-src= (< vec >) = му (< vec >) nabla < vec >>» width=»» height=»»/>

Вышеупомянутая формула больше не является законом Ньютона, а является общим тензорным тождеством: всегда можно найти выражение вязкости как функции скорости потока при любом выражении напряжения сдвига как функции скорости потока. С другой стороны, учитывая напряжение сдвига как функцию скорости потока, оно представляет ньютоновский поток только в том случае, если его можно выразить как постоянную для градиента скорости потока. Константа, которую можно найти в этом случае, — это динамическая вязкость потока.

Пример

Рассматривая двумерное пространство в декартовых координатах (x, y) (компоненты скорости потока соответственно (u, v)), матрица касательных напряжений определяется выражением:

( τ Икс Икс τ Икс у τ у Икс τ у у ) = ( Икс ∂ ты ∂ Икс 0 0 − т ∂ v ∂ у ) < displaystyle < begin tau _ & tau _ tau _ & tau _ end > = < begin x < frac < partial u>< partial x>> & 0 0 & -t < frac < partial v>< partial y>> end >> tau _ & tau _ tau _ & tau _ end > = < begin x < frac < partial u>< partial x>> & 0 0 & -t < frac < partial v>< partial y>> end >>» width=»» height=»»/>

представляет собой ньютоновский поток, фактически он может быть выражен как:

( τ Икс Икс τ Икс у τ у Икс τ у у ) = ( Икс 0 0 − т ) ⋅ ( ∂ ты ∂ Икс ∂ ты ∂ у ∂ v ∂ Икс ∂ v ∂ у ) < displaystyle < begin tau _ & tau _ tau _ & tau _ end > = < begin x & 0 0 & -t end > cdot < begin < frac < partial u>< partial x>> & < frac < partial u>< partial y>> < frac < partial v>< partial x>> и < frac < partial v>< partial y>> end >> tau _ & tau _ tau _ & tau _ end > = < begin x & 0 0 & -t end > cdot < begin < frac < partial u>< partial x>> & < frac < partial u>< partial y>> < frac < partial v>< partial x>> и < frac < partial v>< partial y>> end >>» width=»» height=»»/> ,

т.е. анизотропное течение с тензором вязкости:

( μ Икс Икс μ Икс у μ у Икс μ у у ) = ( Икс 0 0 − т ) < displaystyle < begin mu _ & mu _ mu _ & mu _ end > = < begin х & 0 0 & -t end >> mu _ & mu _ mu _ & mu _ end > = < begin х & 0 0 & -t end >>» width=»» height=»»/>

который является неоднородным (зависит от пространственных координат) и нестационарным, но, соответственно, не зависит от скорости потока:

μ ( Икс , т ) = ( Икс 0 0 − т ) < displaystyle mathbf < mu>(x, t) = < begin x & 0 0 & -t end >> < displaystyle mathbf < mu data-lazy-src= (x, t) = < begin x & 0 0 & -t end >>» width=»» height=»»/>

Следовательно, этот поток является ньютоновским. С другой стороны, поток, в котором вязкость была:

( μ Икс Икс μ Икс у μ у Икс μ у у ) = ( 1 ты 0 0 1 ты ) < displaystyle < begin mu _ & mu _ mu _ & mu _ end > = < begin < frac <1>> & 0 0 & < frac <1>> end >> mu _ & mu _ mu _ & mu _ end > = < begin < frac <1>> & 0 0 & < frac <1>> end >>» width=»» height=»»/>

является неньютоновским, поскольку вязкость зависит от скорости потока. Этот неньютоновский поток изотропен (матрица пропорциональна единичной матрице), поэтому вязкость является просто скаляром:

μ ( ты ) = 1 ты < displaystyle mu (u) = < frac <1>>> $< displaystyle mu (u) = < frac <1 data-lazy-src=$ >>» width=»» height=»»/>

Измерение сенсорами

Датчик напряжения сдвига расходящейся кромки

Это соотношение можно использовать для измерения напряжения сдвига стенки. Если бы датчик мог напрямую измерять градиент профиля скорости у стенки, то умножение на динамическую вязкость дало бы напряжение сдвига. Такой датчик продемонстрировали А. А. Накви и В. К. Рейнольдс. [6] Интерференционная картина, создаваемая при передаче луча света через две параллельные щели, образует сеть линейно расходящихся полос, которые, кажется, исходят из плоскости двух щелей (см. двухщелевой эксперимент). Когда частица в жидкости проходит через полосы, приемник обнаруживает отражение полосы. Сигнал может быть обработан, и, зная угол полосы, высоту и скорость частицы можно экстраполировать. Измеренное значение градиента скорости стенки не зависит от свойств жидкости и, как результат, не требует калибровки. Последние достижения в технологии изготовления микрооптики позволили использовать интегрированный дифракционный оптический элемент для изготовления датчиков напряжения сдвига с расходящимися полосами, которые можно использовать как в воздухе и в жидкости. [7]

Датчик напряжения сдвига на микростолбах

Еще один метод измерения заключается в использовании тонких настенных микростолб, изготовленных из гибкого полимерного ПДМС, которые изгибаются в ответ на приложение сил сопротивления в непосредственной близости от стены. Таким образом, датчик относится к принципам косвенного измерения, основанным на соотношении между градиентами скорости у стенки и локальным напряжением сдвига у стенки. [8] [9]

Источник

Что такое фаза, фазовый угол и сдвиг фаз

Говоря о переменном токе, часто оперируют такими терминами как «фаза», «фазовый угол», «сдвиг фаз». Обычно это касается синусоидального переменного или пульсирующего тока (полученного путем выпрямления синусоидального тока).

Поскольку периодическое изменение ЭДС в сети или тока в цепи — это гармонический колебательный процесс, то и функция, описывающая данный процесс, — гармоническая, то есть синус или косинус, в зависимости от начального состояния колебательной системы.

Аргументом функции в данном случае является как раз фаза, то есть положение колеблющейся величины (тока или напряжения) в каждый рассматриваемый момент времени относительно момента начала колебаний. А сама функция принимает значение колеблющейся величины, в этот же момент времени.

Чтобы лучше понять значения термина «фаза», обратимся к графику зависимости напряжения в однофазной сети переменного тока от времени. Здесь мы видим что, напряжение изменяется от некоторого максимального значения Um до -Um, периодически проходя чрез ноль.

В процессе изменения, напряжение принимает множество значений в каждый момент времени, периодически (спустя период времени Т) возвращаясь к тому значению, с которого начиналось наблюдение за данным напряжением.

Можно сказать, что в любой момент времени напряжение находится в определенной фазе, которая зависит от нескольких факторов: от времени t, прошедшего от начала колебаний, от угловой частоты, и от начальной фазы. То что стоит в скобках — полная фаза колебаний в текущий момент времени t. Пси — начальная фаза.

Фазовый угол

Начальную фазу называют в электротехнике еще начальным фазовым углом, поскольку фаза измеряется в радианах или в градусах, как и все обычные геометрические углы. Пределы изменения фазы лежат в интервале от 0 до 360 градусов или от 0 до 2*пи радиан.

На приведенном выше рисунке видно, что в момент начала наблюдения за переменным напряжением U, его значение не было нулем, то есть фаза уже успела в данном примере отклониться от нуля на некоторый угол Пси, равный около 30 градусов или пи/6 радиан — это и есть начальный фазовый угол.

В составе аргумента синусоидальной функции, Пси является константной, поскольку данный угол определяется в начале наблюдения за изменяющимся напряжением, и потом уже в принципе не изменяется. Однако его наличие определяет общий сдвиг синусоидальной кривой относительно начала координат.

По ходу дальнейшего колебания напряжения, текущий фазовый угол изменяется, вместе с ним изменяется и напряжение.

Для синусоидальной функции, если полный фазовый угол (полная фаза с учетом начальной фазы) равен нулю, 180 градусам (пи радиан) или 360 градусам (2*пи радиан), то напряжение принимает нулевое значение, а если фазовый угол принимает значение 90 градусов (пи/2 радиан) или 270 градусов (3*пи/2 радиан) то в такие моменты напряжение максимально отклонено от нуля.

Фазовый сдвиг

Обычно в ходе электротехнических измерений в цепях переменного синусоидального тока (напряжения), наблюдение ведут одновременно и за током и за напряжением в исследуемой цепи. Тогда графики тока и напряжения изображают на общей координатной плоскости.

В этом случае частота изменения тока и напряжения идентичны, но различны, если смотреть на графики, их начальные фазы. В этом случае говорят о фазовом сдвиге между током и напряжением, то есть о разности их начальных фазовых углов.

Иными словами фазовый сдвиг определяет то, на сколько одна синусоида смещена во времени относительно другой. Фазовый сдвиг, как и фазовый угол, измеряется в градусах или радианах. По фазе опережает тот синус, период которого начинается раньше, а отстает по фазе тот, чей период начинается позже. Фазовый сдвиг обозначают обычно буквой Фи.

Фазовый сдвиг, например, между напряжениями на проводах трехфазной сети переменного тока относительно друг друга является константой и равен 120 градусов или 2*пи/3 радиан.

Источник