1. UVOD VRSTE NAPREZANJA TELA
Pod dejstvom spoljašnjeg opterećenja čvrsto telo se deformise menjajući oblik ili
zapreminu,ili i oblik i zapreminu.
Vrsta deformacije tela zavisi od vrste opterećenja(spoljašnjih sila).U statici smo
pokazali da postoje samo dva osnovna elementa medjusobnog dejstva tela: sila i
spreg sila.Ovi elementi izazivaju u telu različita dejstva i prema njima razlikujemo
pet osnovnih vrsta naprezanja:
aksijalno,smicanje,uvijanje,savijanje,i izvijanje.
Naprezanje je unutrašnja sila raspodijeljena po jedinici površine nekoga čvrstog
tela koja se javlja kao reakcija na delovanje vanjskih sila ili promene temperature
tela, s jedinicom paskal (Pa = N/m2). Veličina naprezanja u nekoj tački tela zavisi
od orijentacije preseka tela na kojem se naprezanje posmatra. Takvo puno
naprezanje je vektor položen pod uglom prema normali na presek i može se
rastaviti na tri skalarne komponente vezane uz koordinatni sistem: jednu u smeru
normale x na presek (σx, normalno naprezanje) i dve koje leže u površini preseka u
smeru preostalih dveju osa (τxy i τxz, tangencijalna ili normalna naprezanja).
Zbog unutaršnjih silâ javljaju se u telu deformacije s kojima su naprezanja vezana
preko Hukovog zakona. Čvrstoća konstruktivnih elemenata procjenjuje se prema
takozvanim hipotezama ili teorijama čvrstoće u kojima naprezanja imaju presudnu
ulogu.
1.1 Primena naprezanja
Ako na neko telo deluju vanjske sile, one nastoje da razdvoje ili približe pojedine
čestice tela. Tome se jelo suprostavlja unutrašnjim silama koje deluju među
njegovim česticama. Unutrašnja sila podeljena površinom preseka na kojem
deluje zove se naprezanje. Prema delovanju razlikuju se normalno naprezanje i
tangencijalno naprezanje. Normalnim naprezanjem telo se opire međusobnom
primicanju ili razmicanju svojih čestica. Tangencijalnim naprezanjem telo se opire
klizanju jednog sloja čestica po drugom.
1.2 Normalno naprezanje
Najjednostavniji prikaz naprezanja se dobije ako se promatra štap što ga rastežu
dvije jednake i suprotno usmerene sile. Zato što pravac delovanja sila prolazi kroz
osu štapa kaže se da je osno opterećen.
Normalno
naprezanje
σ
deluje jednoliko po
poprečnom preseku površine
A
, pa je ukupna sila u preseku
σ ∙ A
. Iz ravnoteže
odsečenog dela sledi
σ ∙ A = F
, odnosno:
σ=
F
A
¿
¿
dopuštenog naprezanja
σ
s, odnosno
τ
s.
gde je:
σ
0,2 - granica razvlačenja ili tačnije naprezanje pri kojem nastaje trajno
produbljenje od 0,2% prvobitne dužine šipke ili štapa, S - koeficijent sigurnosti.
Koeficijent sigurnosti uvek je veći od jedinice, najčešće je od 1,5 do 2,5, ali može
biti i veći od 10. Izbor koeficijenta sigurnosti zavisi od mnogih okolnosti, između
ostalog o poznavanju opterećenja, o opasnoosti za ljudski život, o važnosti
konstrukcije i drugom.
Dijagram naprezanja prikazuje medusobnu zavisnost σ - normalnog naprezanja i ε
- relativnog izduženja ili linijske deformacije. U materijalu koji je opterećen
nekom silom F nastaju naprezanja σ koja uzrokuju njegovo rastezanje. Naprezanje
σ je odnos sile F i površine A preseka štapa ili šipke.
2.Merenje naprezanja
Široka primena električnih metoda za merenje naprezanja započela je krajem
tridesetih godina prošlog veka,kada su razvijene prve merne trake.Merne trake
omogućuju lako određivanje deformacija metalnih uzoraka pod uticajem
naprezanja.
2.1 Merne trake
Žičane merne trake pronašao je 1936. godine 25-ogodišnji američki inženjer
Edvard Simons, a patentirao ih je 1942. godine. Princip rada zasniva se na
tenzootpomom efektu, tj. promeni otpornosti žice pri njenom istezanju, što je uočio
još 1856. godine Lord Kelvin. Merne trake su primenljive za merenje i mnogih
drugih mehaničkih veličina, kao što su ubrzanje, vibracije, pritisak, protok fluida
itd., koje na pogodan način mogu izazvati deformaciju trake. Prve merne trake bile
su od žice, a danas se proizvode od folije, tankog filma ili poluprovodnika. Na slici
prikazane su tzv. lepljene merne trake.
