Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Применение сбалансированных сил, направленных внутрь к объекту.
Application of balanced forces which push an object inward towards itself
В механике сжатие – это приложение сбалансированных внутренних (“нажимающих”) сил к различным точкам материала или конструкции, то есть сил, не имеющих результирующей суммы или момента, направленных таким образом, чтобы уменьшить его размеры в одном или нескольких направлениях. Оно противопоставляется растяжению или натяжению – приложению сбалансированных внешних (“тягивающих”) сил; и силам сдвига, направленным так, чтобы смещать слои материала параллельно друг другу. Предел прочности материалов и конструкций при сжатии является важным инженерным фактором. При одноосном сжатии силы направлены только в одном направлении, так что они действуют на уменьшение длины объекта в этом направлении. Силы сжатия могут также прикладываться в нескольких направлениях; например, внутрь по краям пластины или по всей боковой поверхности цилиндра, чтобы уменьшить его площадь (двухосное сжатие), или внутрь по всей поверхности тела, чтобы уменьшить его объем. Технически, материал находится в состоянии сжатия в определенной точке и в определенном направлении, если нормальная составляющая вектора напряжений на поверхности с нормальным направлением направлена противоположно вектору нормали. Если сам вектор напряжений противоположен вектору нормали, то материал испытывает нормальное сжатие или чистое сжатое напряжение вдоль этого направления. В твердом теле величина сжатия обычно зависит от направления, и материал может испытывать сжатие в одних направлениях и растяжение в других. Если вектор напряжений чисто компрессивен и имеет одинаковую величину во всех направлениях, то материал находится под изотропным сжатием, гидростатическим сжатием или объемным сжатием. Это единственный тип статического сжатия, который могут выдерживать жидкости и газы. Он влияет на объем материала, что количественно определяется модулем объемной упругости и объемной деформацией. Обратный процесс сжатию называется декомпрессией, расширением или разжижением, при котором объект увеличивается в размерах или объеме. В продольной механической волне среда смещается в направлении волны, что приводит к образованию областей сжатия и разрежения.
In mechanics, compression is the application of balanced inward ("pushing") forces to different points on a material or structure, that is, forces with no net sum or torque directed so as to reduce its size in one or more directions. It is contrasted with tension or traction, the application of balanced outward ("pulling") forces; and with shearing forces, directed so as to displace layers of the material parallel to each other. The compressive strength of materials and structures is an important engineering consideration. In uniaxial compression, the forces are directed along one direction only, so that they act towards decreasing the object's length along that direction. The compressive forces may also be applied in multiple directions; for example inwards along the edges of a plate or all over the side surface of a cylinder, so as to reduce its area (biaxial compression), or inwards over the entire surface of a body, so as to reduce its volume. Technically, a material is under a state of compression, at some specific point and along a specific direction , if the normal component of the stress vector across a surface with normal direction is directed opposite to If the stress vector itself is opposite to , the material is said to be under normal compression or pure compressive stress along In a solid, the amount of compression generally depends on the direction , and the material may be under compression along some directions but under traction along others. If the stress vector is purely compressive and has the same magnitude for all directions, the material is said to be under isotropic compression, hydrostatic compression, or bulk compression. This is the only type of static compression that liquids and gases can bear. It affects the volume of the material, as quantified by the bulk modulus and the volumetric strain. The inverse process of compression is called decompression, dilation, or expansion, in which the object enlarges or increases in volume. In a mechanical wave, which is longitudinal, the medium is displaced in the wave's direction, resulting in areas of compression and rarefaction.
Эффекты
При сжатии (или любом другом типе напряжения) каждый материал будет испытывать некоторую деформацию, даже если она незаметна, что приводит к изменению средних относительных положений его атомов и молекул. Деформация может быть постоянной или обратимой, исчезая при снятии сжимающей силы. В последнем случае деформация вызывает силы реакции, противодействующие силе сжатия и способные в конечном итоге уравновесить её. Жидкости и газы не способны выдерживать устойчивое одноосное или двуосное сжатие – они деформируются быстро и необратимо, не оказывая постоянной силы реакции. Однако они могут выдерживать изотропное сжатие и могут быть сжаты иным образом, например, в звуковой волне. Любой обычный материал уменьшается в объеме при изотропном сжатии, в площади поперечного сечения при равномерном двуосном сжатии и в длине при одноосном сжатии. Деформация может быть неоднородной и не совпадать по направлению с силой сжатия. То, что происходит в направлениях, где сжатия нет, зависит от материала. Компрессионные машины варьируются от небольших настольных установок до машин с мощностью более 53 МН. Газы часто хранят и транспортируют в сильно сжатом состоянии для экономии места. Слегка сжатый воздух или другие газы также используются для наполнения воздушных шаров, резиновых лодок и других надувных конструкций. Сжатые жидкости применяются в гидравлическом оборудовании и при гидроразрыве пласта.
When put under compression (or any other type of stress), every material will suffer some deformation, even if imperceptible, that causes the average relative positions of its atoms and molecules to change. The deformation may be permanent, or may be reversed when the compression forces disappear. In the latter case, the deformation gives rise to reaction forces that oppose the compression forces, and may eventually balance them. Liquids and gases cannot bear steady uniaxial or biaxial compression, they will deform promptly and permanently and will not offer any permanent reaction force. However they can bear isotropic compression, and may be compressed in other ways momentarily, for instance in a sound wave. Every ordinary material will contract in volume when put under isotropic compression, contract in cross section area when put under uniform biaxial compression, and contract in length when put into uniaxial compression. The deformation may not be uniform and may not be aligned with the compression forces. What happens in the directions where there is no compression depends on the material. Compression machines range from very small table top systems to ones with over 53 MN capacity. Gases are often stored and shipped in highly compressed form, to save space. Slightly compressed air or other gases are also used to fill balloons, rubber boats, and other inflatable structures. Compressed liquids are used in hydraulic equipment and in fracking.
Двигатели внутреннего сгорания
В двигателях внутреннего сгорания взрывоопасная смесь сжимается перед воспламенением; сжатие повышает эффективность двигателя. Например, в цикле Отто второй такт поршня осуществляет сжатие смеси, поступившей в цилиндр при первом такте впуска.
In internal combustion engines the explosive mixture gets compressed before it is ignited; the compression improves the efficiency of the engine. In the Otto cycle, for instance, the second stroke of the piston effects the compression of the charge which has been drawn into the cylinder by the first forward stroke.
Паровые двигатели
Термин применяется к системе, при которой выпускной клапан парового двигателя закрывается, запирая часть отработанного пара в цилиндре до полного завершения хода поршня. Этот пар сжимается по мере завершения хода, образуя амортизирующую подушку, против которой поршень совершает работу, пока его скорость быстро снижается, тем самым уменьшая нагрузки на механизм, вызванные инерцией движущихся частей. Более того, такое сжатие предотвращает удар, который иначе возник бы при подаче свежего пара для обратного хода.
The term is applied to the arrangement by which the exhaust valve of a steam engine is made to close, shutting a portion of the exhaust steam in the cylinder, before the stroke of the piston is quite complete. This steam being compressed as the stroke is completed, a cushion is formed against which the piston does work while its velocity is being rapidly reduced, and thus the stresses in the mechanism due to the inertia of the reciprocating parts are lessened. This compression, moreover, obviates the shock which would otherwise be caused by the admission of the fresh steam for the return stroke.