Forskellen mellem spænding og forstrækning

Hovedforskellen – spænding vs. forstrækning

Når deformerende kræfter virker på et objekt, kan de ændre objektets form. Hovedforskellen mellem spænding og deformation er, at spænding måler den deformerende kraft pr. arealenhed af objektet, mens deformation måler den relative ændring i længden forårsaget af en deformerende kraft.

Hvad er spænding

Når en kraft forsøger at deformere et objekt, siger vi, at objektet er under spænding. Stress er defineret som den deformerende kraft pr. arealenhed af objektet. Da vi kan opdele enhver kraft på et objekt i retninger parallelt og vinkelret på overfladen, definerer vi normalspænding som værende lig med kraften vinkelret på overfladen pr. arealenhed. På samme måde definerer vi forskydningsspænding som den kraft, der er parallel med overfladen pr. arealenhed. Hvis den kraft, der virker på en overflade, er $F$ og overfladens areal er $A$ , er spændingen $\sigma$ givet ved:

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

Spænding har de samme dimensioner som tryk, så de enheder, der anvendes til måling af spænding, er også N m-2 eller Pa (1 Pa=1 N m-2). Når kræfter virker for at forlænge materialet, betegnes spændingen som trækspænding. Når kræfterne forsøger at komprimere et materiale, betegnes spændingen som kompressionsspænding.

Hvad er spænding

Spænding måler størrelsen af den relative deformation forårsaget af en kraft, der virker på et objekt. For enkelhedens skyld vil vi her kun se på normalforspændingen, der er skabt af normalspænding. Lad os antage, at genstandens oprindelige længde er $l_0$ , og at længden på grund af belastning ændres til $l_1$ . Ændringen i længden er $\Delta l=l_1-l_0$ . Belastningen $\epsilon$ er så givet ved,

$\epsilon =\frac{\Delta l}{l_0}$

Da belastningen er givet ved en brøk, hvor tæller og nævner begge har længdeenheder, har selve belastningen ingen enheder. dvs. den er en “dimensionsløs størrelse”. Det er almindeligt at se deformation udtrykt i procenter.

Spænding vs. deformationskurve

Vi kan tegne en graf over, hvordan deformationen i et legeme ændrer sig, når vi varierer den spænding, der virker på genstanden (dette kan f.eks. gøres ved at tilføje vægte). Disse grafer, der kaldes spændings- vs. deformationskurver, afslører mange oplysninger om arten af det materiale, som genstanden er lavet af. Figuren nedenfor viser den typiske spændings-/forstrækningskurve for et duktilt materiale (“duktilt” betyder, at materialet kan strækkes godt ud):

Difference mellem spænding og forstrækning - Stress_vs_Strain_Curve_for_a_ductile_material

Spændings-/forstrækningskurve for et duktilt materiale

Stigningen i det elastiske område af kurven kaldes Young-modulet. Dette er et meget vigtigt tal for materialeingeniører, da det angiver, hvor meget deformation der vil blive forårsaget af en given spænding i et materiale.

Difference mellem spænding og deformation

Hvad det måler

Spænding angiver den kraft, der virker pr. arealenhed af et objekt.

Træk angiver den relative ændring i længden som følge af deformerende kræfter.

Enheder

Spændingen måles i pascal (Pa).

Træk har ingen enheder; det er simpelthen et forhold.