У чому різниця між тиском і стресом?

12

Оскільки одиниці однакові ( ), яка різниця між тиском і напругою? $\frac{N}{m^2}$

pressure stresses

— джаббот
джерело

5

physics.stackexchange.com/questions/107824/…

— Subodh

1

Тиск - скалярний. Стрес - це тензор.

— Павло

5

Тиск - це сила, прикладена до поверхні матеріалу, про який йде мова. Він розділений за площею, оскільки описує розподілені сили (наприклад, сила від стисненого газу або рідини, або укладені / забиті твердими речовинами.)

Напруга - це сила, розподілена через товщину матеріалу, про який йде мова. Він ділиться за площею, оскільки сила ділиться (хоча і не завжди рівномірно) перетином матеріалу. Наприклад, якщо у вас є міцний блок матеріалу, який підтримує вагу, сила від ваги, поділена на ширину і глибину цього боксу, дає вам напругу.

— Етан48
джерело

4

Я відчуваю, що це надмірно спрощена відповідь, яка створює враження, що стрес - це лише те, що відбувається з твердими тілами. Стреси дійсно існують у рідинах. Відмінність полягає в тому, що тиск є скалярною величиною; вона ізотропна - однакова у всіх напрямках. Стрес, з іншого боку, - це тензорна величина, вона спрямована, але вона дотримується певних правил інваріантності кадру.

— Трістан

1

ГАРАЗД. Це справедливо. Мені було не ясно, наскільки очікується формальна відповідь. Я просто намагався чітко донести широку концепцію. Очевидно, що людина, яка поставила запитання, може вибрати іншу відповідь, якщо вона більш чітко вирішить їх питання.

— Етан48

14

Хоча деякі з цих відповідей близькі, вони (на момент написання цієї відповіді) до певної міри всі неправильні.

Тиск і стрес дуже тісно пов’язані - насправді можна стверджувати, що тиск у певному сенсі є підмножиною стресу. Щоб бути конкретним, тиск у матеріалі є ізотропною частиною загального напруження в матеріалі. Тиск - скалярна величина - однакова в усіх напрямках, тоді як напруга - це тензорна величина, яка захоплює всі деформуючі сили.

Тиск і напруження пов'язані так: якщо компоненти тензору напружень задані , то тиск є (використовуючи позначення Ейнштейна) $\sigma_{ij}$

p = - \frac{1}{3} σ_{i i}

$p = -\frac{1}{3}\sigma_{ii}$

Тобто тиск протилежний середньому діагональним елементам тензора напружень.

Якщо говорити конкретніше з точки зору граничного стану або прикладеного навантаження для проблеми структурного аналізу, це конкретно стосується прикладеного нормального напруження над заданою областю.

— Трістан
джерело

5

Тиск і напруга - це обидві сили, розподілені на поверхні, але по суті є двома досить різними поняттями. Основна відмінність між ними полягає в тому, що тиск зовнішній, а стрес - внутрішній .

Коли у вас є предмет, тиск є поверхневою силою, перпендикулярною 'шкірі' цього предмета.

Для визначення напруги корисно уявити твердий предмет із набором зовнішніх сил (дій та реакцій), що працюють на його поверхні. Через ці сили об'єкт деформується, поки не перебуває у стані рівноваги. Коли ви зробили б надріз через цей об’єкт і видалили його частину, сили, що знаходяться на поверхні, оголеній розрізом, знадобляться, щоб утримати об’єкт у такому ж деформованому стані та утримати його в рівновазі. Ці внутрішні поверхневі сили називаються напруженнями.

Хоча тиск визначено перпендикулярним на поверхні предмета, це обмеження не поширюється на напруження. Напруги можна застосовувати в будь-якому напрямку на внутрішній поверхні. Це ще одна різниця між тиском і стресом. Напруження, перпендикулярні внутрішній поверхні, називаються «нормальними напруженнями» (стиснення або напруження). Напруження, паралельні внутрішній поверхні, називаються напруженнями зсуву.

— Тім Н
джерело

5

Можна сказати, що вони тісно пов’язані, але хоча тиск є більш загальним, всенаправленим (як у газі), напруга визначається в твердому тілі і є тензором - з чинниками, відповідальними за силу переміщення в 3 вимірах плюс силу скручування на 3 осі.

За допомогою тиску ви берете уявний поршень у циліндрі з вакуумом, з динамометром, прикріпленим до поршня, і вимірюєте, яку силу середовище чинить на цю стінку, розділяючи її на поверхню поршня. Як би ви не повернули, значення однакове.

Тепер візьміть купу деформацій :

введіть тут опис зображення

і покривають їх бетоном, утворюючи бетонну балку. Спочатку всі вони покажуть однаковий тиск рідкого бетону. Але по мірі затвердіння бетону показання будуть змінюватися. Деякі покажуть негативні значення, коли промінь вигинається і напружується вздовж зовнішньої сторони. Інші демонструють бічний тиск променя, здійснюючи власну вагу перпендикулярно його довжині. Якщо стиснути промінь, ви отримаєте досить екстремальні значення по довжині, але крихітні негативи назовні від осі, коли стиснений матеріал розширюється в сторони. Якщо ви спробуєте зігнути брус, ви отримаєте кілька невеликих негативів на зовнішній стороні вигину, кілька невеликих позитивів на внутрішній стороні, і тоді промінь буде оснащений; це значно слабкіше проти негативних сил (розтягуючи їх), і вони здійснюються на зовнішній стороні вигину.

Отже, коли ви використовуєте значення "напруження", якщо ви не даєте повний тензор, завжди важливо написати напрямок напруги, яке ви описуєте - просто припускати його, як тиск, не все так корисно.

— SF.
джерело

2

Одне виправлення - неправильно сказати, що стрес відбувається в твердому тілі, тоді як тиск відбувається в газі. І те й інше відбувається в обох - тиск пов'язаний з першим інваріантом загального тензору напруг. Стрес дійсно трапляється в рідинах - дивіться на потік Couette для незвичайно легкого прикладу.

— Трістан

@ Тристан: Так, в рухомих рідинах і газах, де сили в'язкості замінюють структурні зв’язки. Якщо вони досягнуть рівноваги, вона швидко вирівнюється. ОТОГ може залишатися в твердих тілах - навіть без зовнішніх сил; приховані напруги є важливою інженерною проблемою. Дивіться краплю принца Руперта, де мінімальна шкода структурі краплі призводить до вибуху всієї справи, накопиченого прихованого стресу, що призводить до насильницького знищення краплі.

— СФ.

(ну, принаймні, в ідеальних рідинах; поверхневий натяг, такий як меніск або капілярна дія, є дуже сприятливим для стресу впливом. Але якщо взяти основну частину нерухомої рідини, напрямні фактори стають незначними.)

— СФ.

Враховуючи, що більшість інженерних проблем, пов'язаних з рідинами, пов'язані з ними, ну, я вважаю, що це відмінність досить суперечлива. Стрес - це концепція механіки континууму; не байдуже, що складається з континууму - ось для чого складають рівняння.

— Трістан

@ Тристан: Дозвольте частково не погодитися. Більшість інженерних проблем, пов'язаних з рідинами, нехтують коефіцієнтами напруги динаміки рідини. Звичайно, є сфери (наприклад, морська інженерія), де вони критичні, але в машинобудуванні, промисловій хімії, цивільному будівництві та більшості галузей, які займаються великою кількістю рідин, що рухаються в помірному темпі або під високим тиском, зазвичай це тиск дійсно має значення , а інше часто трактується як "давайте надамо йому надлишковий тиск, щоб ніколи не турбуватися з цим".

— СФ.

-1

Тиск застосовується сила на одиницю площі. Він виникає завдяки зовнішнім силам на поверхні предмета.

При застосуванні зовнішніх сил, щоб уникнути деформації, створюються внутрішні сили, які називаються напруженнями. І тиск, і напруга мають однакову одиницю.

— Шашват Мехта
джерело