انتقال بار در بین اجزای مختلف سازه در تحلیل تنش-کرنش

انتقال بار در بین اجزای مختلف سازه در تحلیل تنش-کرنش:
ارزیابی بارها و تنش های درون یک سازه رابطه مستقیمی با تعیین مسیرهای انتقال بارگذاری دارد. بارهای اعمال شده از طریق اتصالات فیزیکی بین قطعات مختلف و در داخل سازه ها جابجا می شوند.

در سازه های ساده می توان انتقال بار را از طریق روش های مشاهده ای یا ریاضیات ساده تشخیص داد. برای سازه های پیچیده باید از روش های پیچیده تری مانند تئوری های مکانیک جامدات و روش های عددی استفاده کرد.

از روش های عددی می توان به «روش سختی مستقیم» (Direct Stiffness Method) اشاره کرد که بیشتر با عنوان «روش المان محدود» (Finite Element Method) شناخته می شود.

به منظور تشخیص نقاط ضعف قطعات شکسته شده، از «مهندسی قانونی» (Forensic Engineering) یا «تحلیل شکست» (Failure Analysis) استفاده می شود.

در این راستا، برای تشخیص دلیل یا دلایل شکستگی، قطعات مذکور مورد تحلیل قرار می گیرند. روش های مذکور به دنبال ضعیف ترین قطعه در مسیر بارگذاری می گردند.

اگر ضعیف ترین قطعه همان قطعه شکسته شده باشد، می توان از طریق شواهد دلیل شکست را پیدا کرد. در غیر این صورت، باید به دنبال توضیح دیگری مانند وجود یک قطعه آسیب دیده با مقاومت کششی پایین تر بود.

تنش تک محوری:
اساساً المان های خطی یک سازه را می توان به صورت یک بعدی در نظر گرفت. این المان ها اغلب تحت بارگذاری محوری قرار می گیرند.

هنگام اعمال فشار یا کشش به یکی از المان های سازه، طول آن کاهش یا افزایش می یابد و مساحت سطح مقطع نیز با توجه به مقدار ضریب پواسون تغییر می کند.

در مسائل مهندسی، تغییر شکل عضوهای سازه کوچک بوده و تغییرات مساحت سطح مقطع آن ها بسیار کم و قابل اغماض است.

از این رو، مساحت هر عضو در هنگام تغییر شکل ثابت در نظر گرفته می شود. به تنش محاسبه شده در این حالت، «تنش مهندسی» (Engineering Stress) یا «تنش اسمی» (Nominal Stress) می گویند.

مقدار این تنش با استفاده از مساحت اولیه سطح مقطع به دست می آید:

P: بار اعمال شده؛ A0: مساحت اولیه سطح مقطع

در موادی نظیر الاستومرها و پلاستیک ها، تغییرات مساحت سطح مقطع بسیار زیاد است. در این حالت، برای تعیین میزان تنش واقعی، باید از مساحت واقعی سطح مقطع به جای مساحت اولیه استفاده کرد:

σtrue=(1+εe)(σe)

σtrue: تنش واقعی؛ σe: تنش اسمی (مهندسی)؛ ε: کرنش اسمی (مهندسی)

رابطه بین کرنش واقعی و کرنش مهندسی به صورت زیر است:

εtrue=ln(1+εe)

εtrue: کرنش واقعی

در کشش تک محوری، تنش واقعی بزرگ تر از تنش اسمی و در فشار تک محوری، تنش اسمی بزرگ تر از تنش واقعی است.