तनाव बनाम. छानना: सामग्री विज्ञान के लिए प्रमुख अवधारणाएँ

1. परिचय

सामग्री विज्ञान और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में तनाव और खिंचाव मूलभूत अवधारणाएँ हैं, लोड के तहत सामग्रियों के प्रदर्शन और विफलता को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहा है.

ये गुण संरचनात्मक डिजाइन में आवश्यक हैं, उत्पादन, और विफलता विश्लेषण.

तनाव उस आंतरिक प्रतिरोध को संदर्भित करता है जो बाहरी ताकतों के अधीन होने पर एक सामग्री प्रति इकाई क्षेत्र में विकसित होती है, जबकि तनाव उस तनाव की प्रतिक्रिया में सामग्री के विरूपण को मापता है.

उनके रिश्ते को समझने से इंजीनियरों को उचित सामग्री चुनने में मदद मिलती है, विफलता बिंदुओं की भविष्यवाणी करें, और विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन अनुकूलित करें, पुलों और विमानों से लेकर माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स तक.

यह लेख तनाव और दबाव का गहन विश्लेषण प्रदान करता है, उनकी परिभाषाएँ तलाशना, गणितीय सूत्रीकरण, परीक्षण के तरीके, प्रभावित करने वाले कारक, और औद्योगिक अनुप्रयोग.

2. तनाव और दबाव के मूल सिद्धांत

तनाव क्या है?

तनाव (पी) किसी सामग्री के भीतर प्रति इकाई क्षेत्र पर लगाया गया बल है. यह मात्रा निर्धारित करता है कि आंतरिक बल बाहरी भार का विरोध कैसे करते हैं और इसे गणितीय रूप से व्यक्त किया जाता है:

σ = एफ ÷ ए

कहाँ:

• एफ लागू बल है (एन),
• ए क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है (वर्ग मीटर).

तनाव के प्रकार

• तन्य तनाव: सामग्री को अलग खींचता है, इसकी लंबाई बढ़ाना (उदा।, स्टील का तार खींचना).
• संपीड़नात्मक तनाव: सामग्री को एक साथ दबाता है, इसकी लंबाई कम करना (उदा।, एक ठोस स्तंभ को संपीड़ित करना).
• अपरूपण तनाव: सामग्री की आसन्न परतें एक-दूसरे से आगे खिसकने का कारण बनती हैं (उदा।, बोल्ट वाले जोड़ों पर कार्य करने वाली शक्तियाँ).
• मरोड़ वाला तनाव: घुमाने वाली ताकतों के परिणाम (उदा।, घूमने वाले शाफ्ट पर लगाया गया टॉर्क).

  

तनाव क्या है?

छानना (ई) लागू तनाव के कारण किसी सामग्री के विरूपण का माप है. यह एक आयामहीन मात्रा है जो लंबाई में परिवर्तन और मूल लंबाई के अनुपात को दर्शाती है:

ε = ΔL ÷ L0

कहाँ:

• Δएल लंबाई में परिवर्तन है (एम),
• एल0 मूल लंबाई है (एम).

तनाव के प्रकार

• सामान्य तनाव: तन्य या संपीड़न तनाव के कारण होता है.
• कतरनी तनाव: कोणीय विकृति के परिणाम.

3. तनाव बनाम के बीच संबंध. छानना

के बीच संबंध को समझना तनाव और छानना सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग में मौलिक है.

यह संबंध यह अनुमान लगाने में मदद करता है कि सामग्री बाहरी ताकतों पर कैसे प्रतिक्रिया देगी, विभिन्न अनुप्रयोगों में संरचनात्मक अखंडता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करना, पुलों और विमानों से लेकर चिकित्सा प्रत्यारोपण और उपभोक्ता उत्पादों तक.

हुक का नियम: लोचदार संबंध

में लोचदार क्षेत्र, अधिकांश सामग्रियाँ a प्रदर्शित करती हैं रैखिक संबंध तनाव के बीच (σसिग्मा) और तनाव (εvarepsilon), द्वारा शासित हुक का नियम:

σ = ई ⋅ ε

कहाँ:

• σ= तनाव (पा या एन/एम²)
• ई = यंग का मापांक (लोच का मापांक, पा में)
• ε = तनाव (आयामरहित)

इस समीकरण का अर्थ है कि किसी सामग्री के भीतर लोचदार सीमा, तनाव और तनाव सीधे आनुपातिक हैं.

जब भार हटा दिया जाता है, सामग्री अपने मूल आकार में वापस आ जाती है. का मान है यंग का मापांक किसी सामग्री की कठोरता निर्धारित करता है:

• उच्च ई (उदा।, इस्पात, टाइटेनियम) → कठोर और कम लचीला
• निम्न ई (उदा।, रबड़, पॉलिमर) → लचीला और आसानी से विकृत

उदाहरण के लिए, स्टील में यंग मापांक होता है ~200 जीपीए, इसे एल्युमीनियम की तुलना में अधिक कठोर बनाना (~70 जीपीए) या रबर (~0.01 जीपीए).

लोचदार बनाम. प्लास्टिक विकृत करना

जबकि हुक का नियम लागू होता है लोचदार क्षेत्र, सामग्री अंततः a तक पहुँचती है उपज बिंदु जहां विकृति हो जाती है स्थायी.

• लोचदार विकृति: तनाव दूर होने के बाद सामग्री अपने मूल आकार में वापस आ जाती है.
• प्लास्टिक विकृत करना: सामग्री अपरिवर्तनीय परिवर्तनों से गुजरती है और अपने मूल आकार में वापस नहीं आती है.

तनाव-तनाव वक्र और मुख्य बिंदु

ए तनाव-तनाव वक्र ग्राफ़िक रूप से दर्शाता है कि कोई सामग्री लोड के तहत कैसे व्यवहार करती है.

1. लोचदार क्षेत्र: हुक के नियम का अनुसरण करते हुए रैखिक संबंध.
2. उपज बिंदु: तनाव का स्तर जहां प्लास्टिक विरूपण शुरू होता है.
3. प्लास्टिक क्षेत्र: अतिरिक्त तनाव में वृद्धि के बिना विकृति जारी रहती है.
4. परम तन्य शक्ति (संघ राज्य क्षेत्रों): सामग्री अधिकतम तनाव सहन कर सकती है.
5. फ्रैक्चर प्वाइंट: अत्यधिक तनाव से सामग्री टूट जाती है.

के लिए तन्य सामग्री (उदा।, अल्युमीनियम, हल्का स्टील), विफलता से पहले प्लास्टिक विरूपण होता है, टूटने से पहले ऊर्जा अवशोषण की अनुमति देना.

भंगुर सामग्री (उदा।, काँच, चीनी मिट्टी की चीज़ें) बिना किसी प्लास्टिक विरूपण के अचानक फ्रैक्चर.

सार तालिका: तनाव-तनाव संबंध

विशेषता	लोचदार क्षेत्र	प्लास्टिक क्षेत्र
परिभाषा	तनाव और खिंचाव आनुपातिक हैं	स्थाई विकृति उत्पन्न हो जाती है
कानून संचालन	हुक का नियम	अरैखिक प्लास्टिक व्यवहार
उलटने अथवा पुलटने योग्यता	पूर्णतः प्रतिवर्ती	अचल
उपज बिंदु?	नहीं	हाँ
उदाहरण सामग्री	इस्पात (लोचदार सीमा के भीतर), रबड़ (कम तनाव)	ताँबा, अल्युमीनियम (अत्यधिक तनाव में)

4. तनाव और तनाव व्यवहार को प्रभावित करने वाले कारक

प्रभावित करने वाले कारकों को समझना तनाव और छानना सामग्री चयन के लिए व्यवहार महत्वपूर्ण है, डिज़ाइन, और प्रदर्शन विश्लेषण.

विभिन्न आंतरिक और बाह्य कारक इस बात पर प्रभाव डालते हैं कि सामग्री लागू बलों पर कैसे प्रतिक्रिया करती है, उनकी ताकत पर असर पड़ रहा है, लचीलापन, लोच, और तनाव के तहत समग्र व्यवहार.

आइए इन कारकों का गहराई से पता लगाएं.

सामग्री संरचना और सूक्ष्म संरचना

परमाणु और आणविक संरचना

किसी पदार्थ में परमाणुओं या अणुओं की व्यवस्था उसके यांत्रिक गुणों को निर्धारित करती है और, फलस्वरूप, तनाव में इसका व्यवहार.

सामग्री विभिन्न बंधन प्रकारों के साथ (सहसंयोजक, धातु का, ईओण का, वगैरह।) विरूपण के प्रति विशिष्ट प्रतिक्रियाएँ प्रदर्शित करें.

• धातुओं: आमतौर पर उच्च लचीलापन प्रदर्शित करते हैं और विफलता से पहले पर्याप्त प्लास्टिक विरूपण का सामना करने में सक्षम होते हैं.
  उनकी परमाणु संरचना (क्रिस्टल जाली) अव्यवस्थाओं को स्थानांतरित करने की अनुमति देता है, उन्हें तनाव और तनाव को प्रभावी ढंग से अवशोषित करने में सक्षम बनाना.
• पॉलिमर: उनकी आणविक श्रृंखलाएं पॉलिमर प्रकार के आधार पर अलग-अलग प्रतिक्रिया करती हैं (thermoplastics, थर्मोसेट, इलास्टोमर).
  उदाहरण के लिए, इलास्टोमर्स कम तनाव के तहत अत्यधिक विकृत होते हैं, जबकि उच्च तापमान या तनाव के संपर्क में आने के बाद थर्मोसेट भंगुर हो सकते हैं.
• मिट्टी के पात्र: इनमें आमतौर पर आयनिक या सहसंयोजक बंधन होते हैं, जो ताकत प्रदान करते हैं लेकिन अव्यवस्था की गति को सीमित करते हैं.
  नतीजतन, चीनी मिट्टी की चीज़ें तनाव में आसानी से टूट जाती हैं, थोड़ा प्लास्टिक विरूपण के साथ.

अनाज संरचना

का आकार और अभिविन्यास अनाज (धातुओं में क्रिस्टलीय संरचनाएँ) तनाव बनाम महत्वपूर्ण प्रभाव. तनावपूर्ण व्यवहार:

• महीन दाने वाली सामग्री: आमतौर पर बेहतर तन्य शक्ति और फ्रैक्चर के प्रति उच्च प्रतिरोध दिखाते हैं क्योंकि अनाज की सीमाएं अव्यवस्था की गति को बाधित करती हैं.
• मोटे दाने वाली सामग्री: अव्यवस्थाओं के बीच बड़ी दूरी के कारण उच्च लचीलापन लेकिन कम तन्यता ताकत दिखाई दे सकती है, जिससे तनाव में उनके असफल होने की संभावना अधिक हो जाती है.

चरण और मिश्र धातु

मिश्रधातु में, विभिन्न चरणों की उपस्थिति या इन चरणों का वितरण (उदा।, स्टील में फेराइट और पर्लाइट) तनाव और तनावपूर्ण व्यवहार को प्रभावित करता है. उदाहरण के लिए:

• इस्पात मिश्र धातु: मिश्र धातु संरचना को अलग करके, इंजीनियर सामग्री की उपज शक्ति को समायोजित कर सकते हैं, बेरहमी, और विशिष्ट प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कठोरता.

तापमान

के निर्धारण में तापमान महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है यांत्रिक विशेषताएं सामग्री का, उन पर असर पड़ रहा है लोचदार और प्लास्टिक व्यवहार.

• ऊँचे तापमान पर, धातुएँ सामान्यतः अधिक लचीली हो जाती हैं, और उनकी उपज शक्ति कम हो जाती है.
  उदाहरण के लिए, अल्युमीनियम ऊँचे तापमान पर अधिक लचीला हो जाता है, जबकि इस्पात कठोरता में कमी का अनुभव हो सकता है.
• कम तापमान पर, सामग्रियाँ अधिक भंगुर हो जाती हैं. उदाहरण के लिए, कार्बन स्टील -40°C से नीचे तापमान पर भंगुर हो जाता है, जिससे तनाव के कारण इसके टूटने की संभावना अधिक हो जाती है.

थर्मल विस्तार

गर्म करने पर पदार्थ फैलते हैं और ठंडा होने पर सिकुड़ते हैं, इससे आंतरिक तनाव पैदा होता है जो लोड के तहत सामग्रियों के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है.

पुलों या पाइपलाइनों जैसी बड़ी संरचनाओं में, तापमान-प्रेरित विस्तार और संकुचन का कारण बन सकता है तापीय तनाव.

तनाव दर (विरूपण की दर)

The तनाव दर वह गति है जिस पर कोई सामग्री तनाव के तहत विकृत होती है. तनाव कितनी तेजी से लागू होता है, इसके आधार पर सामग्रियां अलग-अलग व्यवहार कर सकती हैं:

• धीमी विकृति (कम तनाव दर): सामग्रियों को प्लास्टिक रूप से विकृत होने में अधिक समय लगता है, और सामग्री का तनाव-खिंचाव वक्र अधिक लचीलापन प्रदर्शित करता है.
• तेजी से विरूपण (उच्च तनाव दर): सामग्रियाँ अधिक कठोर और मजबूत होती हैं, लेकिन उनकी लचीलापन कम हो जाती है.
  यह प्रयुक्त सामग्री के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्रैश परीक्षण (उदा।, ऑटोमोटिव दुर्घटना विश्लेषण) या बैलिस्टिक प्रभाव.

उदाहरण:

• उच्च गति धातु निर्माण में (पसंद फोर्जिंग या रोलिंग), तनाव दर अधिक है, और धातुओं के कारण बढ़ी हुई ताकत प्रदर्शित हो सकती है तनाव कठोरण प्रभाव.
  इसके विपरीत, कम तनाव दर पर, जैसे धीमे तनाव परीक्षण के दौरान, धातुओं को विकृत होने में अधिक समय लगता है, परिणामस्वरूप उच्च लचीलापन प्राप्त होता है.

लोड प्रकार और परिमाण

रास्ता तनाव लागू किया गया सामग्री की प्रतिक्रिया को प्रभावित करता है:

• तन्य तनाव: सामग्री फैली हुई है, और बढ़ाव के प्रति इसके प्रतिरोध का परीक्षण किया जाता है.
  इसके परिणामस्वरूप आमतौर पर लचीली सामग्रियों में महत्वपूर्ण प्लास्टिक विरूपण होता है, जबकि भंगुर सामग्री पहले टूट सकती है.
• संपीड़नात्मक तनाव: संपीड़न से आम तौर पर कम सामग्री विरूपण होता है और इसके परिणामस्वरूप विभिन्न विफलता तंत्र हो सकते हैं.
  उदाहरण के लिए, कंक्रीट में उच्च संपीड़न शक्ति होती है लेकिन तनाव में कमजोर होता है.
• अपरूपण तनाव: कतरनी तनाव में सामग्री की सतह के समानांतर कार्य करने वाली ताकतें शामिल होती हैं.
  अच्छी कतरनी ताकत वाली सामग्री, कुछ स्टील्स की तरह, अत्यधिक तनाव में अच्छा प्रदर्शन करेगा, जबकि अन्य समय से पहले ख़राब हो सकते हैं या विफल हो सकते हैं.

भार का परिमाण भी एक भूमिका निभाता है:

• उच्च भार सामग्री को उनके अंदर धकेल सकते हैं प्लास्टिक विकृत करना क्षेत्र, जिससे आकार में महत्वपूर्ण परिवर्तन हुए.
• कम भार सामग्री को अंदर रखें लोचदार क्षेत्र, जहां वे तनाव दूर होकर अपने मूल स्वरूप में लौट सकें.

वातावरणीय कारक

पर्यावरणीय परिस्थितियाँ सामग्रियों के तनाव-तनाव व्यवहार को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकती हैं. सामान्य पर्यावरणीय कारकों में शामिल हैं:

• जंग: नमी की उपस्थिति, लवण, या अन्य संक्षारक एजेंट सामग्री को कमजोर कर सकते हैं, उनकी तन्य शक्ति और लचीलापन कम हो रहा है.
  उदाहरण के लिए, जंग स्टील पर तनाव झेलने की क्षमता कम हो जाती है और समय से पहले विफलता हो सकती है.
• थकान: तनाव बनाम का बार-बार चक्र. तनाव समय के साथ भौतिक क्षरण का कारण बन सकता है, भले ही अधिकतम लागू तनाव उपज शक्ति से कम हो.
  जैसे अनुप्रयोगों में यह महत्वपूर्ण है एयरोस्पेस और मोटर वाहन घटक, जहां सामग्री चक्रीय लोडिंग से गुजरती है.
• विकिरण: परमाणु वातावरण में, विकिरण का कारण बन सकता है भंगुरता धातुओं और पॉलिमर में, फ्रैक्चर से पहले विकृत होने की उनकी क्षमता कम हो जाती है.

अशुद्धियाँ एवं दोष

की उपस्थिति अशुद्धियों (जैसे स्टील में कार्बन या धातुओं में सल्फर) या दोष के (जैसे दरारें या ख़ालीपन) किसी सामग्री के तनाव के प्रति प्रतिक्रिया करने के तरीके में भारी बदलाव आ सकता है:

• अशुद्धियों सामग्री के भीतर कमजोर बिंदुओं के रूप में कार्य कर सकता है, तनाव को केंद्रित करना और समय से पहले विफलता की ओर ले जाना.
• दोष के, विशेषकर आंतरिक वाले, बना सकते हैं तनाव सांद्रक जिससे सामग्री को लोड के तहत टूटने का खतरा अधिक हो जाता है.

उदाहरण के लिए, धातु के नमूने में एक छोटी सी दरार एक के रूप में कार्य कर सकती है तनाव बढ़ाने वाला,

समग्र सामग्री की ताकत को कम करने और समान सामग्रियों से अनुमान लगाने की तुलना में बहुत कम तनाव स्तर पर फ्रैक्चर का कारण बनता है.

इतिहास लोड हो रहा है

The तनाव और दबाव का इतिहास जिस सामग्री के अधीन किया गया है वह उसके व्यवहार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है:

• जिन सामग्रियों के अधीन किया गया है चक्रीय लोडिंग (बार-बार लोडिंग और अनलोडिंग) अनुभव हो सकता है थकान और विकास करो दरारें जो समय के साथ फैलता है.
• सामग्री जो गुजरती है पूर्व तनाव या कड़ी मेहनत करो परिवर्तित तनाव-तनाव विशेषताएँ प्रदर्शित कर सकता है, जैसे उपज शक्ति में वृद्धि और लचीलापन में कमी.

उदाहरण: कार्य-कठोर इस्पात जैसे-जैसे अव्यवस्थाएँ बढ़ती जाती हैं, यह मजबूत होता जाता है, इसे आगे की विकृति के प्रति अधिक प्रतिरोधी लेकिन कम लचीला बनाता है.

5. मापन और प्रायोगिक तकनीकें

की सटीक माप और समझ तनाव बनाम. छानना भौतिक विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों दोनों में व्यवहार महत्वपूर्ण हैं.

ये गुण निर्धारित करते हैं कि सामग्री विभिन्न भारों के तहत और विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में कैसा प्रदर्शन करेगी.

मात्रा निर्धारित करने के लिए विभिन्न प्रायोगिक तकनीकें और विधियाँ विकसित की गई हैं तनाव बनाम. छानना, इंजीनियरों को सुरक्षित और अधिक कुशल संरचनाओं और उत्पादों को डिजाइन करने में सक्षम बनाना.

यह अनुभाग सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली तकनीकों पर प्रकाश डालेगा, वे कैसे काम करते हैं, और सामग्रियों के यांत्रिक गुणों का आकलन करने में प्रत्येक का महत्व.

5.1 तनाव माप तकनीक

स्ट्रेन गेजेस

स्ट्रेन गेजेस तनाव को मापने के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले उपकरणों में से एक है. स्ट्रेन गेज पतला होता है, विद्युत प्रतिरोधी उपकरण जो तनाव के अधीन होने पर विकृत हो जाता है.

यह विकृति इसके विद्युत प्रतिरोध में परिवर्तन का कारण बनती है, जिसे सामग्री द्वारा अनुभव किए गए तनाव की मात्रा से मापा और सहसंबद्ध किया जा सकता है.

• काम के सिद्धांत: स्ट्रेन गेज में लचीली बैकिंग से जुड़ी महीन धातु या पन्नी की एक ग्रिड होती है.
  जब वह सामग्री जिससे स्ट्रेन गेज जुड़ा होता है, विकृत हो जाती है, ग्रिड भी ख़राब हो जाता है, इसका प्रतिरोध बदल रहा है. यह परिवर्तन सामग्री पर तनाव के समानुपाती होता है.
• स्ट्रेन गेज के प्रकार: ये कई प्रकार के होते हैं, शामिल पन्नी, तार, और अर्धचालक तनाव गेज.
  फ़ॉइल प्रकार सबसे आम है और इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में तनाव को मापने के लिए इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है.
• अनुप्रयोग: स्ट्रेन गेज का उपयोग सामग्रियों के तनाव परीक्षण में किया जाता है, संरचनात्मक स्वास्थ्य निगरानी, और यहां तक ​​कि महत्वपूर्ण घटकों के प्रदर्शन का आकलन करने के लिए एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव उद्योग भी.

डिजिटल छवि सहसंबंध (डीआईसी)

डिजिटल छवि सहसंबंध (डीआईसी) तनाव को मापने के लिए एक ऑप्टिकल विधि है. यह विरूपण के विभिन्न चरणों में किसी सामग्री की सतह की छवियों को कैप्चर करने के लिए उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले कैमरों की एक जोड़ी का उपयोग करता है.

फिर विशिष्ट सॉफ्टवेयर तनाव को मापने के लिए सतह के पैटर्न में बदलाव को ट्रैक करता है.

• काम के सिद्धांत: डीआईसी एक यादृच्छिक धब्बेदार पैटर्न लागू करके काम करता है (अक्सर काले और सफेद) सामग्री की सतह पर.
  जैसे ही सामग्री विकृत होती है, धब्बेदार पैटर्न चलता रहता है और सॉफ्टवेयर विस्थापन और तनाव की गणना करने के लिए विभिन्न छवियों में धब्बों की स्थिति को सहसंबंधित करता है.
• लाभ: डीआईसी पूर्ण-क्षेत्र तनाव माप प्रदान करता है, इसे जटिल सामग्रियों और विकृतियों के विश्लेषण के लिए आदर्श बनाना.
  इसका उपयोग 3डी में उपभेदों को मापने के लिए भी किया जा सकता है और इसके लिए नमूने के साथ सीधे संपर्क की आवश्यकता नहीं होती है.
• अनुप्रयोग: इस तकनीक का उपयोग अनुसंधान एवं विकास में किया जाता है, जिसमें तन्य या संपीड़ित भार के तहत सामग्री के व्यवहार का अध्ययन करना शामिल है, थकान परीक्षण, और फ्रैक्चर यांत्रिकी.

एक्सटैंसोमीटर

एक एक्सटेन्सोमीटर एक उपकरण है जिसका उपयोग लोड के तहत किसी नमूने के बढ़ाव या संकुचन को मापने के लिए किया जाता है.

इसमें विस्थापन सेंसर का एक सेट होता है जो परीक्षण नमूने से जुड़ा होता है और परीक्षण के दौरान लंबाई में इसके परिवर्तन की निगरानी करता है.

• काम के सिद्धांत: एक्सटेन्सोमीटर एक नमूने पर दो बिंदुओं के बीच विस्थापन को मापता है, आमतौर पर गेज की लंबाई के केंद्र में.
  इन बिंदुओं के बीच सापेक्ष विस्थापन तनाव मान प्रदान करता है.
• एक्सटेन्सोमीटर के प्रकार: इसमे शामिल है एक्सटेन्सोमीटर से संपर्क करें (जो भौतिक रूप से नमूने को छूता है),
  गैर-संपर्क (ऑप्टिकल) एक्सटेन्सोमीटर्स, और लेजर एक्सटेन्सोमीटर (जो नमूने से संपर्क किए बिना दूरी मापने के लिए लेजर बीम का उपयोग करते हैं).
• अनुप्रयोग: एक्सटेन्सोमीटर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है तन्यता परीक्षण और संपीड़न परीक्षण, सटीक तनाव माप प्रदान करना.

5.2 तनाव मापन तकनीक

सेल लोड करें

कोशिकाओं को लोड करें बल को मापने के लिए सेंसर का उपयोग किया जाता है (या लोड करें) एक नमूने पर लागू किया गया, तनाव का प्रत्यक्ष माप प्रदान करना.

ये उपकरण यांत्रिक बल को विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करते हैं जिसे मापा और रिकॉर्ड किया जा सकता है.

• काम के सिद्धांत: लोड सेल आमतौर पर उपयोग करते हैं स्ट्रेन गेजेस संवेदन तत्व के रूप में.
  जब कोई लोड लगाया जाता है, स्ट्रेन गेज ख़राब हो जाते हैं, और यह विकृति विद्युत प्रतिरोध परिवर्तन में तब्दील हो जाती है, जो लगाए गए बल से मेल खाता है.
• लोड सेल के प्रकार: लोड कोशिकाओं के मुख्य प्रकारों में शामिल हैं एकल-बिंदु लोड कोशिकाएं, एस-प्रकार लोड कोशिकाएं, कनस्तर लोड कोशिकाएं, और बीम लोड कोशिकाएं.
  माप आवश्यकताओं और लोड कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर प्रत्येक प्रकार के विशिष्ट अनुप्रयोग होते हैं.
• अनुप्रयोग: लोड सेल का उपयोग किया जाता है तन्यता परीक्षण मशीनें, दबाव परीक्षण, और औद्योगिक वजन प्रणाली, बल का प्रत्यक्ष माप प्रदान करना, जिसका उपयोग तनाव की गणना के लिए किया जा सकता है.

तनाव एकाग्रता माप

तनाव सांद्रता ज्यामितीय असंतुलन पर होती है (उदा।, नौच, छेद, और नुकीले कोने) और अक्सर सामग्री में विफलता के क्षेत्र होते हैं.

इनका उपयोग करके मापा जा सकता है प्रकाश लोच या अनंत तत्व विश्लेषण (फी).

• प्रकाश लोच: इस तकनीक में तनाव के तहत पारदर्शी सामग्रियों पर ध्रुवीकृत प्रकाश लगाना शामिल है.
  सामग्री फ्रिंज दिखाती है जो तनाव के वितरण का संकेत देती है, जिसका विश्लेषण तनाव सघनता क्षेत्रों का पता लगाने के लिए किया जा सकता है.
• अनंत तत्व विश्लेषण (फी): एफईए एक कम्प्यूटेशनल विधि है जिसका उपयोग लोड के तहत किसी सामग्री या संरचना के भीतर तनाव वितरण को अनुकरण करने के लिए किया जाता है.
  सामग्री का मॉडलिंग करके और भार लागू करके, इंजीनियर व्यवहार का विश्लेषण कर सकते हैं और उच्च तनाव सांद्रता वाले क्षेत्रों की पहचान कर सकते हैं.
• अनुप्रयोग: तनाव एकाग्रता माप महत्वपूर्ण हैं एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव, और असैनिक अभियंत्रण महत्वपूर्ण घटकों की सुरक्षा और स्थायित्व सुनिश्चित करने के लिए उद्योग.

तनाव विश्लेषण के लिए मोहर सर्कल

मोहर सर्कल किसी सामग्री के भीतर एक बिंदु पर तनाव की स्थिति निर्धारित करने के लिए एक ग्राफिकल विधि है, विशेष रूप से द्वि-आयामी तनाव स्थितियों के लिए.

यह इंजीनियरों को विभिन्न अभिविन्यासों में सामान्य और कतरनी तनाव की गणना करने की अनुमति देता है, लागू बलों के प्रति सामग्री की प्रतिक्रिया में बहुमूल्य अंतर्दृष्टि प्रदान करना.

• काम के सिद्धांत: मोहर सर्कल प्रमुख तनावों का उपयोग करता है (अधिकतम और न्यूनतम तनाव) और एक वृत्त उत्पन्न करने के लिए किसी दिए गए बिंदु पर तनाव को कतरें.
  वृत्त पर बिंदु सामग्री के भीतर विभिन्न सतहों पर तनाव के अनुरूप हैं.
• अनुप्रयोग: मोहर सर्कल का उपयोग संरचनात्मक विश्लेषण में किया जाता है, सामग्री परीक्षण, और विफलता विश्लेषण, खासकर जब सामग्री जटिल लोडिंग स्थितियों के अधीन हो.

5.3 संयुक्त तनाव और खिंचाव परीक्षण

सार्वभौमिक परीक्षण मशीनें (यूटीएम)

ए यूनिवर्सल टेस्टिंग मशीन सामग्री के यांत्रिक गुणों के परीक्षण के लिए उपयोग किया जाने वाला एक आवश्यक उपकरण है, तन्यता सहित, COMPRESSION, और झुकने का परीक्षण.
ये मशीनें दोनों को मापती हैं तनाव बनाम. छानना बल प्रयोग के दौरान.

• काम के सिद्धांत: यूटीएम एक नमूने पर नियंत्रित बल लगाते हैं और संबंधित विस्थापन या बढ़ाव को मापते हैं.
  फिर बल और विस्थापन डेटा का उपयोग तनाव बनाम की गणना के लिए किया जाता है. छानना, एक तनाव-तनाव वक्र का निर्माण.
• अनुप्रयोग: धातुओं के परीक्षण के लिए यूटीएम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, पॉलिमर, कंपोजिट, और अन्य सामग्री. वे इसमें आलोचनात्मक हैं सामग्री परीक्षण प्रयोगशालाएँ, गुणवत्ता नियंत्रण, और आर&डी विभिन्न उद्योगों में.

थकान परीक्षण में संयुक्त तनाव और तनाव माप

में थकान परीक्षण, सामग्री चक्रीय लोडिंग के अधीन है, और दोनों तनाव बनाम. यह समझने के लिए कि सामग्री दोहराव वाले तनाव के तहत कैसे व्यवहार करती है, तनाव को एक साथ मापने की आवश्यकता है.

घूमने वाली झुकने वाली थकान मशीनें या सर्वो-हाइड्रोलिक परीक्षण मशीनें अक्सर इस उद्देश्य के लिए उपयोग किया जाता है.

• काम के सिद्धांत: मशीनें चक्रीय लोडिंग लागू करती हैं जबकि सामग्री की दोनों तनावों के लिए निगरानी की जाती है (लोड कोशिकाओं के माध्यम से) और तनाव (एक्सटेन्सोमीटर या स्ट्रेन गेज के माध्यम से).
  परिणामी डेटा सामग्री के थकान जीवन और विफलता मोड की भविष्यवाणी करने में महत्वपूर्ण है.
• अनुप्रयोग: जैसे उद्योगों में थकान परीक्षण महत्वपूर्ण है ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस, और ऊर्जा बार-बार लोड किए जाने वाले घटकों की विश्वसनीयता और स्थायित्व सुनिश्चित करने के लिए.

6. तनाव बनाम की तुलना. छानना

तनाव बनाम तनाव के बीच अंतर और संबंधों को समझना. इंजीनियरों के लिए सुरक्षित डिज़ाइन के लिए तनाव महत्वपूर्ण है, कुशल, और टिकाऊ सामग्री और संरचनाएं.

मुख्य अंतर सारांश

पहलू	तनाव	छानना
परिभाषा	प्रति इकाई क्षेत्र आंतरिक बल	सामग्री का विरूपण या विस्थापन
इकाइयों	पास्कल (देहात), मेगापास्कल (एमपीए)	आयामरहित (अनुपात)
मात्रा प्रकार	टेन्सर (परिमाण और दिशा)	अदिश (केवल परिमाण)
प्रकृति	बाहरी ताकतों के कारण	तनाव-प्रेरित विकृति के कारण
भौतिक व्यवहार	सामग्री का प्रतिरोध निर्धारित करता है	सामग्री विरूपण को मापता है
इलास्टिक/प्लास्टिक	लोचदार या प्लास्टिक हो सकता है	लोचदार या प्लास्टिक हो सकता है
उदाहरण	धातु की छड़ में प्रति क्षेत्र बल	तनाव के तहत धातु की छड़ का बढ़ाव

7. निष्कर्ष

इंजीनियरिंग और भौतिक विज्ञान में तनाव और खिंचाव मूलभूत अवधारणाएँ हैं.

उनके संबंधों को समझने से इंजीनियरों को सामग्री प्रदर्शन को अनुकूलित करने में मदद मिलती है, सुरक्षा में सुधार, और ऐसी संरचनाएं डिज़ाइन करें जो विफलता का प्रतिरोध करें.

परीक्षण और कम्प्यूटेशनल सिमुलेशन में प्रगति के साथ, उद्योग विभिन्न क्षेत्रों में उत्पादों की स्थायित्व और दक्षता बढ़ा सकते हैं.

तनाव-तनाव विश्लेषण में महारत हासिल करके, पेशेवर सामग्री चयन में सोच-समझकर निर्णय ले सकते हैं, संरचनात्मक अखंडता, और अभिनव डिजाइन, इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करना.