 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( август 2015 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
В механике , сжатие является применение сбалансированных внутрь ( «толкает») сил к различным точкам на материале или структуре, то есть, силы, не имеющие чистой суммы или крутящего момента направлены таким образом , чтобы уменьшить его размер в одном или нескольких направлениях. [1] Это противопоставляется напряжению или притяжению, приложению уравновешенных внешних («тянущих») сил; и с усилиями сдвига , направленными так, чтобы смещать слои материала параллельно друг другу. Прочность на сжатие материалов и конструкций является важным фактором инжиниринговая.
При одноосном сжатии силы направлены только в одном направлении, так что они действуют в направлении уменьшения длины объекта в этом направлении. Сжимающие силы также могут быть приложены в нескольких направлениях; например, внутрь по краям пластины или по всей боковой поверхности цилиндра , чтобы уменьшить его площадь ( двухосное сжатие ), или внутрь по всей поверхности тела, чтобы уменьшить его объем .
Технически, материал находится под состоянием сжатия, в какой - то конкретной точке и вдоль направления , определенного , если нормальная составляющая части напряжений вектора по всей поверхности с нормальным направлением направлена противоположно . Если сам вектор напряжения противоположен , говорят, что материал находится под нормальным сжатием или чисто сжимающим напряжением вдоль . В твердом теле степень сжатия обычно зависит от направления , и материал может испытывать сжатие в одних направлениях и растяжение в других. Если вектор напряжения является чисто сжимающим и имеет одинаковую величину для всех направлений, говорят, что в этой точке материал находится под изотропным или гидростатическим сжатием . Это единственный тип статического сжатия, которое могут выдерживать жидкости и газы.
В механической продольной волне или волне сжатия среда смещается в направлении волны, в результате чего образуются области сжатия и разрежения .
Эффекты [ править ]
Когда он подвергается сжатию (или любому другому типу напряжения), каждый материал подвергается некоторой деформации, даже если она незаметна, что вызывает изменение среднего относительного положения его атомов и молекул. Деформация может быть постоянной или может быть обращена вспять, когда силы сжатия исчезнут. В последнем случае деформация вызывает силы реакции, противодействующие силам сжатия, и в конечном итоге может уравновесить их.
Жидкости и газы не могут выдерживать устойчивого одноосного или двухосного сжатия, они будут деформироваться быстро и необратимо и не будут оказывать постоянной силы реакции. Однако они могут выдерживать изотропное сжатие и могут мгновенно сжиматься другими способами, например, в звуковой волне .
Каждый обычный материал сжимается в объеме, когда подвергается изотропному сжатию, сжимается в площади поперечного сечения, когда подвергается однородному двухосному сжатию, и сжимается по длине, когда подвергается одноосному сжатию. Деформация может быть неоднородной и не соответствовать силам сжатия. Что происходит в тех направлениях, где нет сжатия, зависит от материала. Большинство материалов будут расширяться в этих направлениях, но некоторые специальные материалы останутся неизменными или даже сжимаются. В общем, связь между напряжением, приложенным к материалу, и результирующей деформацией является центральной темой механики сплошных сред .
Использует [ редактировать ]
Сжатие твердых тел имеет большое значение в материаловедении , физике и проектировании конструкций , поскольку сжатие приводит к заметным напряжениям и растяжениям .
С помощью сжатия можно измерить механические свойства, такие как прочность на сжатие или модуль упругости .
Компрессионные машины варьируются от очень маленьких настольных систем до систем с мощностью более 53 МН.
Для экономии места газы часто хранятся и отправляются в сильно сжатой форме. Слегка сжатый воздух или другие газы также используются для наполнения воздушных шаров , резиновых лодок и других надувных конструкций . Сжатые жидкости используются в гидравлическом оборудовании и при гидроразрыве пласта .
В двигателях [ править ]
Двигатели внутреннего сгорания [ править ]
В двигателях внутреннего сгорания взрывчатая смесь сжимается перед воспламенением; компрессия повышает эффективность двигателя. В цикле Отто , например, второй ход поршня вызывает сжатие заряда, который был втянут в цилиндр первым ходом вперед.
Паровые двигатели [ править ]
Этот термин применяется к устройству, с помощью которого выпускной клапан паровой машины закрывается, перекрывая часть отработавшего пара в цилиндре до того, как ход поршня будет полностью завершен. Этот пар сжимается при завершении хода, образуется подушка, по которой поршень работает, в то время как его скорость быстро уменьшается, и, таким образом, уменьшаются напряжения в механизме из-за инерции возвратно-поступательных частей. Кроме того, такое сжатие предотвращает удар, который в противном случае был бы вызван подачей свежего пара для обратного хода.
См. Также [ править ]
- Коробление
- Испытание контейнера на сжатие
- Компрессионный член
- Прочность на сжатие
- Продольная волна
- Зубец P
- Редкость
- Сопротивление материалов
- Эффект перепродажи
- Испытание на сжатие при деформации плоскости
Ссылки [ править ]
- ^ Фердинанд Пьер Бир, Элвуд Рассел Джонстон, Джон Т. ДеВольф (1992), «Механика материалов». (Книга) McGraw-Hill Professional, ISBN 0-07-112939-1
