Что такое статическая нагрузка?

Статическая нагрузка — это механическая сила, медленно прикладываемая к сборке или объекту. Это можно противопоставить динамической нагрузке, которая представляет собой быстродействующую силу. Испытания на статическую нагрузку полезны при определении максимально допустимых нагрузок на инженерные конструкции, такие как мосты, а также могут быть полезны при определении механических свойств материалов.

Эта сила часто применяется к инженерным сооружениям, от которых зависит безопасность людей, потому что инженерам необходимо знать максимальную силу, которую может выдержать сооружение, прежде чем оно рухнет. Любая сила, приложенная постоянно без перемещения объекта, считается статической нагрузкой, и знание того, какую нагрузку может выдержать конструкция, полезно для определения пределов безопасности для конструкции. Ограничение нагрузки половиной максимальной нагрузки даст коэффициент безопасности, равный двум.

Лифт является примером статической нагрузки. Когда десять человек стоят в лифте в ожидании закрытия дверей, они воздействуют на него статической нагрузкой, поскольку люди и лифт не движутся относительно друг друга. В таких условиях напряжения внутри лифта успевают прийти в равновесие. Лифт должен быть испытан для установления максимального предела веса с приемлемым запасом прочности.

С другой стороны, динамическая нагрузка возникает, когда условия нагрузки меняются со временем. Когда люди передвигаются в лифте, они создают динамическую нагрузку, и напряжения в одной точке лифта могут значительно различаться.

Сами материалы могут быть подвергнуты испытаниям для выявления их фундаментальных свойств. Все материалы имеют внутренний предел того, какое напряжение растяжения или сжатия они могут выдержать, прежде чем поддаваться деформации или необратимо деформироваться. Напряжение — это мера силы на единицу площади в поперечном сечении материала, и когда сила на единицу площади становится слишком большой, развиваются микроскопические трещины. Если сила продолжает расти, материал может полностью разрушиться.

Испытание на растяжение может быть использовано для определения прочности материала на растяжение. Объекты напрягаются, когда внешние силы действуют вдоль одной и той же оси. Если силы приложены вертикально, объекты будут иметь тенденцию становиться немного выше, но тоньше. Эта деформация носит временный характер и исчезнет после того, как силы ослабнут. Однако, когда напряжения превышают предел текучести, размеры материала постоянно изменяются.

Образец, подвергнутый испытанию на растяжение, обычно может выдерживать напряжения, превышающие его предел текучести, без разрушения. Однако в определенный момент образец расколется на две части, потому что микроскопические трещины, возникшие в результате текучести, разрастутся. Напряжение в точке полного разрыва называется пределом прочности материала при растяжении.