Was ist der Unterschied zwischen Stress und Druck?
On Februar 13, 2021 by adminWas ist der Unterschied zwischen stress und Druck ? Gibt es intuitive Beispiele, die den Unterschied zwischen den beiden erklären? Wie wäre es mit einem Beispiel dafür, wann Druck und Stress nicht gleich sind?
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- Wie Sie den Antworten entnehmen können, ist es schwer anzunehmen, was “ intuitiv “ ist für Sie und welche Erwartungen Sie haben, ohne genauer zu sein.
- Die Frage kam auf Wenn Sie über Überlastungsdruck (Stress) lesen, en.wikipedia.org/wiki/Overburden_pressure . Der verlinkte Artikel definiert es als beides. Ich hatte gehofft zu lernen, wie man die beiden anhand einer Erklärung unterscheidet, die ein Schüler oder ein Ingenieur verstehen würde.
- Stress ist Tensor der Valenz 2 (dargestellt durch eine Matrix). “ Druck “ ist ein Sonderfall: ein Spannungstensor, der als “ Skalar “ Menge ( dh der Form $ p \, \ mathrm {id} _3 $, wobei $ \ mathrm {id} _3 $ Matrix ist die $ 3 \ times3 $ Identität und $ p $ der Druckskalar).
Antwort
Druck ist definiert als Kraft pro Flächeneinheit, die auf ein Objekt in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche ausgeübt wird. Und natürlich kann Druck innerhalb eines Objekts Stress verursachen. Während Stress die Eigenschaft des Körpers unter Last ist und mit den inneren Kräften zusammenhängt. Es ist definiert als eine Reaktion, die von den Molekülen des Körpers unter einer bestimmten Wirkung erzeugt wird, die eine gewisse Verformung hervorrufen kann. Die Intensität dieser zusätzlichen Kräfte, die pro Flächeneinheit erzeugt werden, wird als Spannung bezeichnet (hübsches Bild aus Wikipedia):
BEARBEITEN PRO KOMMENTARE
Überlastungsdruck oder lithostatischer Druck ist ein Fall, in dem die Schwerkraft der eigenen Masse des Objekts Druck erzeugt und zu einer Belastung des Bodens oder der Gesteinsäule führt. Diese Belastung nimmt mit der Masse zu ( oder Tiefe) nimmt zu. Diese Art von Spannung ist gleichmäßig, da die Schwerkraft gleichmäßig ist.
http://commons.wvc.edu/rdawes/G101OCL/Basics/earthquakes.html
Im lithostatischen Druck sind das Gewicht der Atmosphäre und, wenn sie sich unter einem Ozean oder See befinden, das Gewicht der darüber liegenden Wassersäule enthalten Im Vergleich zu dem Druck, der durch das Gewicht der darüber liegenden Gesteine verursacht wird, ist der Druck aufgrund des Gewichts von Wasser und Luft über einem Gestein jedoch vernachlässigbar, außer an der Erdoberfläche. Der lithostatische Druck auf ein Gestein kann sich nur ändern, wenn sich die Tiefe des Gesteins in der Erde ändert.
Da dies eine gleichmäßige Kraft ist, die angewendet wird In der gesamten Substanz sind die Begriffe Druck und Spannung aufgrund der Substanz selbst etwas austauschbar, da Druck sowohl als externe als auch als interne Kraft angesehen werden kann.
Für einen Fall, in dem sie nicht gleich sind, schauen Sie einfach Wenn das Druck am anderen Ende (oben im Bild) ausgeübt wird, entsteht eine ungleiche Spannung im Lineal, insbesondere dort, wo die innere Spannung an den Ecken hoch ist.
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- In Bezug auf Flüssigkeiten und Druck wird die Flüssigkeit im Zwischenraum oder Porenraum des Gesteins typischerweise als Porendruck oder Flüssigkeitsdruck bezeichnet. Wäre es falsch, Porenspannung oder Flüssigkeit zu sagen Wenn ich es richtig verstehe, aus den anderen Antworten auf die ursprüngliche Frage und aus einer Erklärung hier: de.wikipedia.org/wiki/Fluid#Physics Es scheint, dass Druck die normale Komponente von Stress ist. Wenn also alle anderen Komponenten Null sind, bleibt nur der Druck, der die Spannung ausmacht. Sie können also Porenstress sagen?
- @jakemcgregor Ich ‚ bin mir nicht sicher. Ich glaube nicht, dass dies als Stress bezeichnet wird, da es sich um eine Kraft handelt, die von Taschen erzeugt wird, die ungleichmäßig sein und in der gesamten Substanz variieren können. Aber ich ‚ bin kein Geologe, vielleicht mischen sie die Begriffe.
- Sie sagen nichts über die Tensornatur von Stress im Gegensatz zur skalaren Natur von Druck. Der Gasdruck hängt beispielsweise auch mit den inneren Kräften der Gasmoleküle zusammen.
Antwort
Bei einem Spannungstensor $ \ mathbf {\ sigma} $, der im Allgemeinen 9 Komponenten enthält, ist der Druck (zumindest in der Kontinuumsmechanik) definiert als $ P = 1/3 tr (\ mathbf { \ sigma}) $.
Der Druck an einem Punkt im Kontinuum ist also der Durchschnitt der drei Normalspannungen an dem Punkt. Die nicht diagonalen Terme manifestieren sich als Scherspannung.
Es ist schwer, „Stress“ zu sagen, ohne in Ihrer Frage spezifischer zu sein, da Stress kein Skalar ist.Druck unterscheidet sich immer von Stress, aber die beiden hängen zusammen.
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- Druck unterscheidet sich immer von Stress, da Druck ein Skalar ist. Soweit ich weiß, wird Druck als isotrope Drucknormalspannung definiert. Nach dieser Definition hat der Druck ein Vorzeichen (positiv für Druck?) Und eine Größe? Nach dieser Definition scheint Druck auch als Sonderfall von Stress definiert zu sein (einfache Stresssituation). Wenn dies zutrifft, kann der Flüssigkeitsdruck als Flüssigkeitsstress bezeichnet werden? Meine Quelle: de.wikipedia.org/wiki/Stress_%28mechanics%29#Simple_stresses
Antwort
Der Unterschied zwischen Spannung und Druck hat mit dem Unterschied zwischen isotroper und anisotroper Kraft zu tun. Es gibt einen Abschnitt „sa Wikipedia über die Zerlegung des Cauchy-Stresses $ \ boldsymbol {\ sigma} $ in“ hydrostatische „und“ deviatorische „Komponenten, $$ \ boldsymbol {\ sigma} = \ mathbf {s} + p \ mathbf {I} $$ wobei der Druck $ p $ $$ p = \ frac {1} {3} \ text {tr} (\ boldsymbol {\ sigma} ist ) $$ wobei $ \ mathbf {I} $ die $ 3 \ times 3 $ Identitätsmatrix ist und wobei $ \ mathbf {s} $ die spurlose Komponente von $ \ boldsymbol {\ sigma} $ ist.
Der verlinkte Artikel bietet tatsächlich eine ziemlich gute intuitive Erklärung von $ p \ mathbf {I} $:
(Aus Artikel) Ein mittlerer hydrostatischer Spannungstensor $ p \ mathbf {I} $, das dazu neigt, das Volumen des belasteten Körpers zu verändern.
Dies folgt, da die Oberflächenkraft einer Ebene mit Normalen ausgesetzt ist Der Vektor $ \ mathbf {n} $ ist gegeben durch $$ \ mathbf {T} ^ {(\ mathbf {n})} = \ mathbf {n} \ cdot \ boldsymbol {\ sigma} $$, was für eine rein hydrostatische Belastung gilt wird zu $$ \ mathbf {T} ^ {(\ mathbf {n})} = \ mathbf {n} \ cdot p \ mathbf {I} = p \ mathbf {n} $$ welches poi nts in der gleichen Richtung wie die Normale zur Ebene. Dies bedeutet im Grunde, dass sich ein Materialwürfel wie ein Ballon ausdehnen möchte, wenn $ p > 0 $, und sich zusammenziehen möchte, wenn $ p < 0 $.
In der Zwischenzeit bedeutet die deviatorische Komponente, dass Kräfte im Spiel sind, die nicht nur dazu neigen, Dinge wie Scherkräfte auszudehnen oder zusammenzuziehen.
Wie wäre es mit einem Beispiel, wenn Druck und Spannung nicht gleich sind?
In einem Festkörper können reine Scherwellen existieren. Im Gegensatz zu Schalldruckwellen haben Scherwellen einen konstanten Druck. Die Kräfte, die die Welle ausbreiten, sind nicht auf Druck zurückzuführen, sondern auf Scherbeanspruchung.
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- Wenn Sie also nur eine isotrope Druckspannungsspannung haben, spricht man von hydrostatischem Druck oder nur von Druck. Druck sind also die normalen Komponenten, die bei der Kompression wirken und die Spannung ausmachen? Ich kann sagen, ich habe eine Flüssigkeitsspannung von +100 psi und bin Ebenso richtig wie zu sagen, ich habe einen Flüssigkeitsdruck von 100 psi?
- @jakemcgregor: Ja, soweit ich weiß, ist Druck die normale Komponente von Stress. Wenn Sie in einer isotropen Flüssigkeit versuchen, sie zu scheren, gibt es keine Rückstellkraft (da sie ‚ eine Flüssigkeit ist und sich bewegen kann), sodass sie Es ist nicht wirklich möglich, deviatorische (nicht normale) Belastungen zu haben, daher sind Stress und Druck in Bezug auf den Wortlaut irgendwie austauschbar. Aber wenn Sie ‚ Steine und Sachen eingemischt haben, könnte dies komplizierter sein.
- Sie können sicherlich deviatorische Spannungen in einer Flüssigkeit haben. Ohne sie würde die Flüssigkeit nicht fließen! In einer Newtonschen Flüssigkeit ist beispielsweise die deviatorische Spannung proportional zur Tensorrate “ “ über die Viskosität.
li> @TylerOlsen siehe meinen Kommentar oben zu DumpsterDoofus und meinen Kommentar zu tpg2114 ‚ s Antwort (unten). Was denken Sie?
Antwort
Der Druck ist senkrecht zum Objekt, es handelt sich nur um eine externe Kraft. Druck verursacht Spannungen im Inneren des Objekts, daher ist Spannung eine interne Kraft.
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- Möglicherweise möchten Sie einige der angeforderten Beispiele einschließen, die zeigen eins gegen das andere und was passiert, wenn sie ‚ nicht gleich sind.
Antwort
Druck ist eine äußere Kraft. Wenn er auf einen anderen Körper ausgeübt wird, ist der Effekt am äußeren Körperteil leicht zu erkennen und wirkt sich zunächst auf den äußeren Körperbereich aus. Im Falle von Spannung wird die molekulare Verformung innerhalb des Körpers entwickelt und Spannung wird im inneren Teil eines Objekts aufgrund der Belastung langsam langsam erzeugt. Und einfach Druck drückte auf den äußeren Bereich des Körpers und Stress wirkte sich auf den Körper im Inneren aus. Die Spannung wird aufgrund der aufgebrachten Last beobachtet, während Druck eine Art Last auf einen Körper ist.
Antwort
Wenn automatisch eine externe Kraft auf das Objekt ausgeübt wird, wird innerhalb des Objekts eine Rückstellkraft entwickelt, um die Verformung des Objekts einzuschränken Objekt.Das Verhältnis der Rückstellkraft senkrecht zur Oberfläche zur Fläche wird als Spannung bezeichnet. Das Verhältnis der äußeren Kraft senkrecht zur Oberfläche zur Fläche wird als Druck bezeichnet.
Wenn Sie beispielsweise eine Kugel drücken, die Sie auftragen Druck und was der Ball auf dich ausübt, ist Stress und wenn beide r ungleich eins über anderen dominieren, ist Druck eine äußere Kraft und Spannung ist eine innere Kraft.
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- Was ist mit den angeforderten Beispielen?
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