Veto ja puristus

Veto ja puristus ovat lujuuslaskijan kannalta yksinkertaisia ja helposti hallittavia kuormituksia, joskin puristuksen muuttuessa nurjahdukseksi, hankaloituu tilanne hieman. Vedon tai puristuksen kohteena on usein sauvamainen kappale, joita esiintyy esimerkiksi ristikkorakenteissa. Ristikkohan on rakenne, jossa sauvoihin kohdistuu vain veto tai puristuskuormituksia.

Tilanteet voivat olla joko staattisesti määrättyjä, jolloin rasitukset selviävät normaalien tasapainoehtojen perusteella, tai staattisesti epämääräisiä, jolloin joudutaan käyttämään siirtymäehtoja hyväksi. Veto ja puristustapauksiin luokitellaan tässä mukaan myös lämpötilan muutoksista johtuvat muodonmuutokset ja rasitukset sekä kuormitustasoa vastaan kohtisuorat muodonmuutokset.

--------------------------------------------------------------------------------

Normaalijännitys

Jos sauvan poikkileikkauksen pinta-ala on A ja voima F kuormittaa tasaisesti jokaista poikkileikkauksen osaa, pintayksikköä kohden tuleva voimaosuus aiheuttaa normaalijännityksen, joka saadaan jakamalla voima pinta-alalla.

Jännitystä merkitään kreikkalaisella kirjaimella sigma. Positiivista normaalijännitystä sanotaan vetojännitykseksi ja negatiivista puristusjännitykseksi. Jännityksen yksikkönä käytetään SI-yksikköjärjestelmän mukaista paineen yksikköä Pa (Pascal), joka vastaa perusyksiköitä N/m2. Koska lukuarvot Pascaleina tulevat yleensä varsin suuriksi, on joustavampaa käyttää yksikköä MPa (N/mm2).

 

Venyminen

Kokemus osoittaa, että ehdottoman jäykkiä kappaleita ei ole olemassa, ts. kaikki kappaleet antavat myöden, kun niihin vaikuttaa tietty voima. Jos sauvaa vedetään voimalla F, sauva pidentyy tietyn määrän. Jos voimaa kasvatetaan, kasvaa pidentymä aluksi samassa suhteessa kuin voima. On ilmeistä, että pitenemiseen vaikuttavat voiman lisäksi myös sauvan alkuperäinen pituus, poikkipinnan ala ja materiaali.

Materiaalien lujuusominaisuuksia selvitetään usein vetokokeella, jossa koesauvaa vedetään kasvavalla voimalla kunnes se katkeaa. Samalla piirretään käyrä, jossa näkyvät kunakin ajan hetkenä sauvaan vaikuttanut voima ja sitä vastaava venymä.

 

Lämpöjännitykset

Fysiikasta tiedetään, että aineet laajenevat lämmetessään ja kutistuvat jäähtyessään. Jos muodonmuutos estetään, syntyy kohteeseen jännitys. Lämpötilan muutoksista johtuvia jännityksiä kutsutaan lämpöjännityksiksi. Niitä esiintyy varsinkin konetekniikassa hyvin yleisesti.