Mekanisk spänning

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök

Spänning är inom mekanik och hållfasthetslära termen för negativt tryck (med SI-enheten pascal).

Ordet spänning kan också syfta på spännkraft, som är den totala kraft som spänner till exempel snören och strängar (med SI-enheten newton).

Inom hållfasthetslära skiljer man på dragspänning (normalspänning) och skjuvspänning. Normalspänning verkar i planets normalriktning medan skjuvspänning verkar längs planet. Krafterna normeras med planets yta, så att dessa spänningar har enheten för tryck. Vanligtvis betecknas dragspänning med den grekiska bokstaven sigma, så att man skriver:

\sigma = \frac{F}{A},

där F betecknar kraften och A betecknar arean.

I en dragprovkurva kan man se sambandet mellan spänning och töjning för ett material. Särskilt viktigt är det att veta hur stora spänningar ett material tål, det vill säga brottspänning och spänningen där elastisk deformation övergår i plastisk deformation (sträckgräns).

Ett materials töjningstålighet beskrivs av Youngs modul

Y = \frac{\sigma}{\epsilon},

där

\epsilon = \frac{\Delta l}{l},

vilket är förhållandet mellan när materialet är uttöjt och innan det töjts ut. Oftast gäller

\epsilon \approx 10^{-3}

Således är normalt Y ca 1000 gånger större än \sigma.

På liknande sätt har vi en styvhetsmodul, som beskriver hur mycket vridning ett material tål, och ges av

G = \frac{\tau}{\alpha},

där \tau är skjuvspänning, eller påfrestning längsmed materialet, och \alpha är vinkeln mellan materialets ursprungsläge och det deformerade läget, kallad skjuvvinkel.

Samt har vi en bulkmodul, som beskriver t ex hur stort tryck ett material tål utifrån från alla håll. Den ges av

K = -\Delta P \frac{V}{\Delta V},

där \Delta P är trycket på en av materialets sidor och V är materialets volym. Minustecknet är endast där för att få ett positivt värde, eftersom förändringen i volym är negativ.

Se även[redigera | redigera wikitext]