Axiale spanning beschrijft de hoeveelheid kracht per oppervlakte-eenheid van de dwarsdoorsnede die in de lengterichting van een balk of as werkt. Axiale spanning kan ertoe leiden dat een lid samendrukt, knikt, uitrekt of faalt. Sommige delen die axiale kracht kunnen ervaren, zijn bouwbalken, tapeinden en verschillende soorten assen. De eenvoudigste formule voor axiale spanning is de kracht gedeeld door het oppervlak van de dwarsdoorsnede. De kracht die op die dwarsdoorsnede inwerkt, is echter misschien niet meteen duidelijk.
Bepaal de grootte van de kracht die direct loodrecht (loodrecht) op de doorsnede werkt. Als bijvoorbeeld een lineaire kracht de dwarsdoorsnede onder een hoek van 60 graden ontmoet, veroorzaakt slechts een deel van die kracht direct axiale spanning. Gebruik de trigonometrische functie sinus om te meten hoe loodrecht de kracht op het gezicht staat; de axiale kracht is gelijk aan de grootte van de kracht maal de sinus van de invalshoek. Als de kracht 90 graden ten opzichte van het gezicht binnenkomt, is 100 procent van de kracht axiale kracht.
Bereken het totale moment dat inwerkt op de dwarsdoorsnede van belang. Voor een statische straal zal dit moment gelijk en tegengesteld zijn aan de som van de momenten die aan weerszijden van de doorsnede werken. Er zijn twee soorten momenten: directe momenten, zoals toegepast door een vrijdragende ondersteuning, en momenten gecreëerd rond de dwarsdoorsnede door verticale krachten. Het moment als gevolg van een verticale kracht is gelijk aan de grootte maal de afstand tot het interessante punt. Gebruik de cosinusfunctie om de verticale component te berekenen van eventuele lineaire krachten die op de uiteinden van de as worden uitgeoefend.
Bereken de axiale spanning als gevolg van momenten. Wanneer een moment op een as inwerkt, creëert het spanning in de bovenste of onderste helft ervan en compressie in de andere. De spanning is nul langs de lijn die door het midden van de as loopt (de neutrale as genoemd) en neemt lineair toe naar zowel de boven- als de onderkant. De formule voor spanning als gevolg van buiging is (M * y) / I, waarbij M = moment, y = de hoogte boven of onder de neutrale as, en I = het traagheidsmoment op het zwaartepunt van de as. Je kunt het traagheidsmoment zien als het vermogen van een balk om buiging te weerstaan. Dit aantal is het gemakkelijkst te verkrijgen uit tabellen met eerdere berekeningen voor veelvoorkomende dwarsdoorsnedevormen.
Referenties
- "FE Review Manual: snelle voorbereiding op het examen Gereral Fundamentals of Engineering"; Michaël R. Lindburg; 2006
Over de auteur
Brad Painting, gevestigd in de metropool Cleveland, Ohio, schrijft over onderwerpen op het gebied van gezondheid, technologie en milieu. Zijn ervaring omvat het schrijven van trainingsmateriaal, managementplannen en diverse freelance artikelen. Painting heeft een Bachelor of Science in werktuigbouwkunde behaald aan de Ohio University en is gespecialiseerd in het ontwerpen van groene gebouwen.
Fotocredits
Tandwielen afbeelding door Alis uit Fotolia.com
