Практическое измерение нагрузки и прочности

Справедливость этого допущения легко проверить, рассматривая все другие источники нагрузок как параметры и измеряя прочность при различных значениях этих параметров.

Запасенная энергия различных процессов. Энергию, запасенную простым объектом, можно вычислить, исходя из физических принципов. В качестве примера рассмотрим запасенную энергию механической нагрузки. Допустим, что эта нагрузка вызвала некоторую деформацию. Выполненная работа будет равна.

Влияние изменений энергии. Поскольку в процессе накопления энергии может происходить преобразование ее форм, то, по-видимому, необходимо допустить, что для преобразования энергии из одной формы в другую требуется конечное время. Это указывает на то, что могут существовать долгосрочная и краткосрочная прочности, которые не равны друг другу.

Например, рассмотрим растягивающую силу Р, внезапно приложенную к металлическому стержню и вызвавшую его удлинение на величину. Работа, выполненная нагрузкой, будет равна Pel. Поскольку внешняя работа равна запасенной энергии тела, то что вдвое превышает значение напряжения, если та же нагрузка возрастает постоянно. Различие возникает вследствие преобразования энергии, происходящего в процессе накопления. В случае внезапно приложенной нагрузки распределение энергии получается неоднородным, поэтому стержень совершает ряд механических колебаний уменьшающейся амплитуды. В итоге он приходит в состояние покоя, .в котором половина энергии оказывается накопленной в виде напряжения и половина в виде тепла. При постепенном нарастании нагрузки механические колебания не возникают и кинетическая энергия «немедленно» разделяется на две формы потенциальной энергии в виде напряжения и тепла.

Внезапно приложенная нагрузка может вызвать такое накопление энергии в стержне, которое превысит его предел прочности. Это явление часто наблюдается при быстром сжатии и называется скалыванием.