Ứng suất là gì? Công thức tính ứng suất ở một số ứng suất tiêu biểu

Với những người làm trong ngành vật lý, xây dựng,.. đều biết đến khái niệm “ứng suất” nhưng hiểu về nó một cách kỹ càng thì có lẽ chưa nhiều người hiểu hết về nó. Hôm nay, chúng tôi sẽ cùng bạn tìm hiểu ứng suất là gì? Công thức tính ứng suất như thế nào? Đừng bỏ qua bài dưới đây, nó sẽ giúp ích cho bạn đấy.

Ứng suất là gì?

Ứng suất là đại lượng vật lý thể hiện nội lực và được phát sinh bên trong một vật thể biến dạng do tác động của ngoại lực như nhiệt độ, trọng lượng,…

Người thợ hàn sử dụng hàn để nung nóng bất kể một vật nào với khoảng chừng thời hạn rất ngắn và đạt đến nhiệt độ cao. Sự phân bổ nhiệt độ theo một phương thẳng góc với trục mối hàn sẽ khác nhau khi đó sự biến hóa về thể tích ở những vùng lân cận và những vật bị hàn sẽ sinh ra ứng suất .

Ứng suất và biến dạng mối hàn được sinh ra trong quy trình hàn là do một số ít nguyên do sau :

+) Do nhiệt độ nung nóng và làm nguội không đều nên dẫn đến sự phân bố nhiệt độ trên các vật bị hàn và độ dãn nở của chúng cũng không đồng đều. Do đó, đã làm cho mối hàn và các vùng lân cận sinh ra ứng suất. Chính việc tạo ra ứng suất đã làm cho vật hàn bị biến dạng.

+ ) Do độ co ngót của sắt kẽm kim loại lỏng ở vùng hàn khi kết tinh .+ ) Khi đông đặc thể tích sắt kẽm kim loại sẽ bị giảm vì thế sẽ sinh ra ứng suất ở trong link hàn. Đặc biệt, quy trình giảm thể tích của sắt kẽm kim loại khi đông đặc còn được gọi là co ngót .+ ) Do sự biến hóa của sắt kẽm kim loại với những mối hàn và vùng lân cận quanh mối hàn .+ ) Chịu sự ảnh hưởng tác động của nhiệt nên phần sắt kẽm kim loại mối hàn và những vùng lân cận sẽ đổi khác tổ chức triển khai, thế cho nên sẽ tạo nên ứng suất trong vật hàn. Đặc biệt là những thép hợp kim và thép cacbon .

Một số loại ứng suất

Người ta có thể chia ứng suất thành một số tiêu chí sau:

• Ứng suất theo khoanh vùng phạm vi tác động ảnh hưởng : được chia làm 3 khoanh vùng phạm vi

• Ứng suất theo hướng phân bổ trong khoảng trống : hướng 1 chiều theo cụ thể thanh ; theo hướng 2 chiều gồm có những chi tiết cụ thể tấm và vỏ ; theo hướng 3 chiều gồm có những chi tiết cụ thể có cả 3 chiều kích cỡ .

• Ứng suất theo hướng thời hạn sống sót : Ứng suất tức thời và ứng suất dư

• Ứng suất theo hướng ảnh hưởng tác động so với trục mối hàn : ứng suất trực được song song với trục mối hàn ; ứng suất ngang thường vuông góc với trục mối hàn .

Công thức tính ứng suất

Cách tính ứng suất trung bình

Tính ứng suất trung bình hay chính là ta đi tính cường độ nội lực bằng công thức như sau: σ=FA

Trong đó: σ là ứng suất, F là lực, A là diện tích bề mặt

Tìm hiểu một số ứng suất phổ biến trong cơ khí

Ứng suất uốn

Là ứng suất được sinh ra từ một chi tiết có tải trọng đặt nằm ngang với trục. Những tải trọng đó momen uốn trên chi tiết và tạo ra ứng suất uốn. Đại lượng này đạt cực đại trong mặt cắt ngang của chi tiết sẽ xuất hiện ở phần xa nhất tính từ trục trung hòa của mặt cắt.

Công thức tính ứng suất uốn lớn nhất là: σ= F.cA

Trong đó : F là độ lớn momen uốn tại mặt phẳng cắt ; A là momen quán tính của mặt cắt ngang so với trục trung hòa của nó ; c là khoảng cách từ trục trung hòa đến mặt ngoài cùng của mặt cắt ngang .

Lưu ý: Độ lớn của ứng suất thay đổi theo tuyến tính trong mặt cắt ngang từ giá trị =0 tại trục trung hòa đến giá trị ứng suất kéo lớn nhất về một phía của trục. Khi đó ứng suất nén lớn nhất ở phía còn lại.

Ứng suất cắt

Là kết quả khi lực tác động lên vật mà gây ra biến dạng trượt của vật trên một mặt phẳng song song với hướng tác động của lực áp. Ví dụ người ta dùng kéo cắt một tấm vật liệu bằng tôn.

Công thức tính ứng suất cắt: lực cắt /diện tích mặt cắtσ=FA

Ứng suất cắt trực tiếp

Được sinh ra khi lực tác động có xu hướng cắt qua chi tiết như kéo hoặc dao. Hoặc khi chày và khuôn được dùng để đục một lỗ trên một tấm vật liệu.

Công thức tính ứng suất cắt trực tiếp :

• Ứng suất cắt trực tiếp = lực cắt / diện tích quy hoạnh chịu cắt =FÂ.S

• Ứng suất này được gọi là ứng suất cắt trung bình, tức là tính ứng suất phân bổ đều trên diện tích quy hoạnh mặt phẳng cắt .

Ứng suất pháp: kéo và nén

Là ứng suất được sinh ra khi sức cản bên trong của một diện tích quy hoạnh đơn vị chức năng vật tư ứng với tải trọng bên ngoài. Ứng suất pháp có 2 loại là kéo và nén .

Ứng suất của lực kéo/ nén đúng  tâm= lực (kéo, nén)/ diện tích= FA

Bên cạnh đó còn 1 số ít ứng suất khác như ứng suất hữu hiệu, ứng suất xoắn, ứng suất đàn hồi, ứng suất trong những vật tư như bê tông, thép, đáy móng, … .

Như vậy, trên đây chúng tôi đã tổng hợp cho bạn những thông tin cơ bản về ứng suất và công thức tính ứng suất cho một số loại ứng suất tiêu biểu. Với bài viết này, hy vọng sẽ giúp ích cho bạn trong cách tính toán và xử lý độ bền của vật liệu.

XEM THÊM CÁC BÀI VIẾT KHÁC:

Continue Reading

Source: http://wp.ftn61.com
Category: Thủ Thuật