Bu müqayisə, struktur bütövlüyünü diktə edən iki əsas daxili gərginlik olan gərginlik və sıxılma arasındakı fundamental fərqləri təhlil edir. Gərginlik, bir cismi uzatmaq üçün onu ayıran qüvvələri əhatə etsə də, sıxılma onu qısaltmaq üçün içəri itələyən qüvvələrdən ibarətdir - mühəndislərin körpülərdən göydələnlərə qədər hər şeyi tikmək üçün tarazlaşdırmalı olduğu bu ikilik.
Seçilmişlər
Gərginlik materialları bir-birindən ayırır, sıxılma isə onları bir-birinə itələyir.
İplər və kabellər sıfır sıxılma gücünə malikdir, lakin yüksək dartılma gücünə malikdir.
Buckling, yalnız sıxılma ilə əlaqəli unikal bir nasazlıq rejimidir.
Müasir strukturların əksəriyyəti sabit qalmaq üçün hər iki qüvvənin strateji kombinasiyasını tələb edir.
Gərginlik nədir?
Bir materialı öz oxu boyunca uzatmaq və ya dartmaq üçün təsir edən bir dartma qüvvəsi.
Qüvvə istiqaməti: Xarici (çəkmə)
Material Təsiri: Uzatma/gərilmə
Xəta Rejimi: Cırılma və ya qırılma
Ümumi Nümunələr: Kabellər, iplər, gitara simləri
Mikroskopik Görünüş: Atomlar daha da bir-birindən uzaqlaşır
Sıxılma nədir?
Bir materialı öz oxu boyunca sıxmaq və ya qısaltmaq üçün hərəkət edən itələyici qüvvə.
Güc istiqaməti: İçəri (itələməklə)
Material Təsiri: Qısaltma/sıxma
Uğursuzluq rejimi: Əzmə və ya bükülmə
Ümumi Nümunələr: Sütunlar, təməllər, tağlar
Mikroskopik Görünüş: Atomlar bir-birinə daha da yaxınlaşır
Müqayisə Cədvəli
Xüsusiyyət
Gərginlik
Sıxılma
Material üzərində hərəkət
Dartılma və incəlmə
Sıxma və qatılaşdırma
Uzunluqda dəyişiklik
Müsbət (artım)
Mənfi (azalma)
İdeal Materiallar
Polad, karbon lifi, ip
Beton, daş, kərpic
Əsas Uğursuzluq Riski
Kövrək sınıq və ya boyun əyilməsi
Yük altında əyilmə (bükülmə)
Daxili Stress
Dartılma gərginliyi
Kompressiv stress
Struktur İstifadəsi
Asma kabellər, bağlar
Sütunlar, bəndlər, postamentlər
Ətraflı Müqayisə
İstiqamətləndirici Dinamika
Gərginlik və sıxılma mexanika dünyasında eyni dərəcədə əks anlayışlardır. Gərginlik, xarici qüvvələr bir cismin mərkəzindən uzaqlaşaraq onun uzunluğunu artırmağa çalışdıqda baş verir. Sıxılma, bu qüvvələr mərkəzə doğru yönəldildikdə və cismin həcmini və ya uzunluğunu azaltmağa çalışdıqda baş verir. Əyilmiş sadə bir şüada hər iki qüvvə çox vaxt eyni vaxtda mövcuddur: yuxarı hissə sıxılır, aşağı hissə isə gərginlik altındadır.
Material Uyğunluğu
Bu gərginliklərə necə tab gətirdiklərinə əsasən müxtəlif materiallar seçilir. Beton sıxılma zamanı olduqca möhkəmdir, lakin gərginlik altında asanlıqla çatlayır, buna görə də dartılma möhkəmliyi təmin etmək üçün polad "armatur" əlavə olunur. Əksinə, nazik polad məftil gərginlikdə böyük çəkiyə tab gətirə bilər, lakin ona sıxıcı yük tətbiq etməyə çalışsanız, dərhal qatlanacaq və ya büküləcək.
Uğursuzluq Mexanizmləri
Gərginlik materialın limitini aşdıqda, adətən qırılmadan və ya cırılmadan əvvəl "nazikləşmə" (boyun əyilməsi) baş verir. Sıxılma çatışmazlığı çox vaxt daha mürəkkəbdir; qısa, qalın əşyalar sadəcə əzilə bilsə də, uzun və nazik əşyalar "toxa" bilər - bu fenomen cismin artıq şaquli yükü daşıya bilmədiyi üçün qəfildən kənara əyilməsidir.
Mühəndislik Tətbiqləri
Körpülər bu qüvvələrin ən yaxşı nümunəsini təqdim edir. Asma körpüdə əsas kabellər göyərtəni dəstəkləmək üçün yüksək gərginlikli vəziyyətdə saxlanılır. Ənənəvi daş tağlı körpüdə daşların çəkisi və onların üzərindəki yük sıxılma yolu ilə aşağıya doğru ötürülür, daşları bir-birinə daha sıx basır və konstruksiyanı daha sabit edir.
Üstünlüklər və Eksikliklər
Gərginlik
Üstünlüklər
+Yüngül dizaynlara imkan verir
+Uzun məsafələr üçün idealdır
+Yüksək möhkəmlik-çəki nisbəti
+Çevik strukturları təmin edir
Saxlayıcı
−Ani çırpılmaya həssasdır
−Materiallar tez-tez daha bahalıdır
−Təhlükəsiz lövbərləmə tələb olunur
−Yorğunluğa qarşı həssasdır
Sıxılma
Üstünlüklər
+Bol materiallardan istifadə edir
+Tağlarda təbii sabitlik
+Daşda yüksək davamlılıq
+Hava şəraitinə/yanğına davamlıdır
Saxlayıcı
−Ani əyilmə riski
−Böyük təməllər tələb edir
−Daha ağır ümumi strukturlar
−Oynaqlarda zəiflik
Yaygın yanlış anlaşılmalar
Əfsanə
Polad yalnız gərginlik üçün yaxşıdır.
Həqiqət
Polad əslində həm dartılma, həm də sıxılma baxımından əladır. Lakin, polad tez-tez nazik çubuqlarda və ya şüalarda istifadə edildiyi üçün sıxılma zamanı bükülmə ehtimalı daha yüksəkdir və bu da dartılma baxımından göstərdiyi performansla müqayisədə bu vəziyyətdə "daha zəif" görünür.
Əfsanə
Divara bassanız, heç bir gərginlik yaranmaz.
Həqiqət
Divarı sıxsanız belə, daxili gərginlik yarana bilər. Əgər divar sizin itələməyinizdən bir az əyilirsə, deməli, itələdiyiniz tərəf sıxılır, lakin divarın əks tərəfi gərginliyə doğru dartılır.
Əfsanə
Mayelər gərginlik yaşaya bilməz.
Həqiqət
Mayelər əsasən təzyiq (sıxılma) hiss etsələr də, səthi gərginlik vasitəsilə gərginlik hiss edə bilərlər. Mikroskopik səviyyədə səthdəki molekullar içəri və yanlara çəkilir və bu da yırtılmaya qarşı müqavimət göstərən bir "dəri" effekti yaradır.
Əfsanə
Körpülər ya gərginlik, ya da sıxılma konstruksiyalarıdır.
Həqiqət
Demək olar ki, bütün körpülər hər ikisindən istifadə edir. Hətta sadə taxta taxta körpüdə belə, üzərindən keçərkən üst səth sıxılır, alt səth isə gərginlik altında olur. Əsas məsələ mühəndislərin bu qüvvələri necə bölüşdürmələridir.
Tez-tez verilən suallar
Gərginlikdə stress və gərginlik arasındakı fərq nədir?
Gərginlik, vahid sahəyə düşən materiala tətbiq olunan daxili qüvvədir, əsasən atomların hiss etdiyi "təzyiq". Gərginlik, həmin gərginlik nəticəsində baş verən fiziki deformasiya və ya uzunluq dəyişikliyidir. Gərginlikdə gərginlik atomları bir-birindən ayırır, gərginlik isə bundan sonra yaranan ölçülə bilən dartılmadır.
Beton niyə poladla möhkəmləndirilir?
Beton sıxılma zamanı inanılmaz dərəcədə möhkəmdir - əzilmədən üzərinə çoxlu ağırlıq yığmaq olar. Bununla belə, o, kövrəkdir və gərginlikdə zəifdir. Mühəndislər betona polad çubuqlar (armatur) yerləşdirməklə "sıxma" qüvvələrini daşımaq üçün betondan, "çəkmə" qüvvələrini daşımaq üçün isə poladdan istifadə edən kompozit material yaradırlar.
Sıxılma zamanı bükülmə nədir?
Bükülmə, sıxılma altında olan elementin qəfildən yanlara əyilməsi ilə nəticələnən bir struktur çatışmazlığıdır. Bu, materialın artıq yük altında düz qalacaq qədər sabit olmaması səbəbindən baş verir. Elə bu səbəbdən uzun, nazik sütunlar, eyni materialdan hazırlansalar belə, qısa, qalın sütunlardan daha risklidir.
Gitara simləri gərginlikdən necə istifadə edir?
Gitara simləri müəyyən bir tezliyi qorumaq üçün yüksək gərginlikdə saxlanılır. Simi dartdığınız zaman gərginlik bərpaedici qüvvə kimi çıxış edir və simi sakitləşmiş vəziyyətinə doğru çəkir. Gərginliyin artırılması notun səs tonunu artırır, çünki bərpaedici qüvvə daha güclü və sürətli olur.
Bir material eyni zamanda gərginlik və sıxılma altında ola bilərmi?
Bəli, bu, "əyilmə"də çox yaygındır. Şüa ortadan yükləndikdə əyilir. Əyriliyin daxili tərəfi sıxılır (sıxılma), xarici tərəfi isə dartılır (gərginlik). Ortada heç bir qüvvənin olmadığı bir "neytral ox" var.
Mühəndislər üçün hansı qüvvəni idarə etmək daha çətindir?
Sıxılma, əyilmə səbəbindən genişmiqyaslı memarlıqda daha çətin hesab olunur. Dartılma çatışmazlığı materialın möhkəmliyi məsələsi olsa da, sıxılma çatışmazlığı həndəsə və sabitliyi əhatə edir. Kabel nə qədər uzun olsa da, əyilməyəcək, lakin sütunun hündürlüyü onun ağırlıq daşıma qabiliyyətini kəskin şəkildə dəyişir.
Cazibə qüvvəsi sıxıcı, yoxsa dartıcı qüvvədir?
Cazibə qüvvəsinin özü cəlbedici qüvvədir, lakin onun strukturlara təsiri adətən sıxıcı olur. Yerdə yerləşən bir bina üçün cazibə qüvvəsi kütləni Yerə doğru çəkir, sütunları və təməli sıxır. Lakin asılmış bir çilçıraq üçün cazibə qüvvəsi onu dəstəkləyən zəncirdə gərginlik yaradır.
Sıxılma zamanı atomlarla nə baş verir?
Sıxılma zamanı materialın atomları bir-birinə daha da yaxınlaşır. Onlar elektron buludları arasındakı elektromaqnit itələmə qüvvəsi səbəbindən buna müqavimət göstərirlər. Atomların bu "geri itələməsi" cismin yükü daşımasına imkan verən daxili müqavimət yaradır.
Hökm
Minimal çəki ilə uzun məsafələr qət etmək və ya elastik dayaqlar yaratmaq lazım olduqda, gərginliyə əsaslanan dizaynları (kabellər və məftillər) seçin. Kütləvi şaquli yüklərə tab gətirmək üçün daş və ya beton kimi ağır, sərt materiallarla işləyərkən sıxılmaya əsaslanan dizaynlardan (sütunlar və tağlar) istifadə edin.