Сжатие (физика) - Compression (physics)

Одноосное сжатие

Дальнейшая информация: Стресс (механика)

В механика, сжатие представляет собой приложение уравновешенных внутренних ("толкающих") сил к различным точкам материала или конструкции, то есть сил без чистой суммы или крутящий момент направлен так, чтобы уменьшить его размер в одном или нескольких направлениях.^[1] Это контрастирует с напряжение или тяга - приложение уравновешенных внешних («тянущих») сил; и с стрижка силы, направленные так, чтобы перемещать слои материала параллельно друг другу. В прочность на сжатие материалов и конструкций - важное инженерное соображение.

В одноосное сжатие, силы направлены только в одном направлении, так что они действуют в направлении уменьшения длины объекта в этом направлении. Сжимающие силы также могут быть приложены во многих направлениях; например, внутрь по краям пластины или по всей боковой поверхности цилиндр, чтобы уменьшить его площадь (двухосное сжатие), либо внутрь по всей поверхности тела, чтобы уменьшить его объем.

Технически, материал находится в состоянии сжатия в определенной точке и в определенном направлении. ${\displaystyle x}$, если нормальный компонент из стресс вектор по поверхности с нормальное направление ${\displaystyle x}$ направлен против ${\displaystyle x}$. Если сам вектор напряжений противоположен ${\displaystyle x}$, материал считается находящимся под нормальное сжатие или же чистое напряжение сжатия вдоль ${\displaystyle x}$. В твердом теле степень сжатия обычно зависит от направления ${\displaystyle x}$, 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 материал находится под давлением. изотропный или же гидростатическое сжатие в таком случае. 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 разрежение.

Последствия

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 вынести изотропный сжатие, и может быть мгновенно сжата другими способами, например, в звуковая волна.

Затягивание корсет применяет двухосное сжатие к талии.

Каждый обычный материал сжимается в объеме, когда подвергается изотропному сжатию, сжимается в площади поперечного сечения, когда подвергается однородному двухосному сжатию, и сокращается 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 механика сплошной среды.

Использует

Испытание на сжатие на универсальная испытательная машина

Сжатие твердых тел имеет большое значение в материаловедение, физика и Строительная инженерия, для сжатия дает заметные количества стресс и напряжение.

Вызывая сжатие, механические свойства, такие как прочность на сжатие или же модуль упругости, можно измерить.

Компрессионные машины варьируются от очень маленьких настольных систем до систем с мощностью более 53 МН.

Газы часто хранятся и отправляются в сжатый форма, чтобы сэкономить место. Для заполнения также используется слегка сжатый воздух или другие газы. шарики, резиновые лодки, и другие надувные конструкции. Сжатые жидкости используются в гидравлическое оборудование И в гидроразрыв.

В двигателях

Двигатель внутреннего сгорания

В двигатель внутреннего сгорания взрывчатая смесь сжимается до возгорания; компрессия повышает эффективность двигателя. в Цикл Отто например, второй ход поршня вызывает сжатие заряда, который был втянут в цилиндр первым ходом вперед.

Паровые двигатели

Этот термин применяется к устройству, при котором выпускной клапан паровой двигатель закрывается, закрывая часть отработанного пара в цилиндр, прежде чем ход поршня будет вполне полным. Этот пар сжимается при завершении хода, образуется подушка, на которой поршень действительно работает, в то время как его скорость быстро уменьшается, и, таким образом, напряжения в механизме из-за инерции возвратно-поступательных частей уменьшаются. Кроме того, это сжатие предотвращает удар, который в противном случае был бы вызван подачей свежего пара для обратного хода.

Смотрите также

• Коробление
• Испытание на сжатие контейнера
• Элемент сжатия
• Прочность на сжатие
• Продольная волна
• Зубец P
• Редкость
• Сопротивление материалов
• Эффект перепродажи

Рекомендации

1. Фердинанд Пьер Бир, Элвуд Рассел Джонстон, Джон Т. ДеВольф (1992), «Механика материалов». (Книга) McGraw-Hill Professional, ISBN  0-07-112939-1