Formler for avkastningsstress

For å håndtere problemer knyttet til utbyttestress, stoler ingeniører og forskere på en rekke formler som håndterer materialets mekaniske oppførsel. Ultimate stress, enten det er spenning, kompresjon, klipping eller bøyning, er den høyeste belastningen et materiale tåler. Flytespenning er stressverdien der plastisk deformasjon oppstår. En nøyaktig verdi for flydespenning kan være vanskelig å finne.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

En rekke formler gjelder for utbyttestress, inkludert Youngs modul, stressligning, 0,2 prosent offsetregelen og von Mises-kriteriene.

Youngs modul er skråningen til den elastiske delen av spenning-belastningskurven for materialet som blir analysert. Ingeniører utvikler belastningskurver ved å utføre gjentatte tester på materialprøver og kompilere dataene. Beregning av Youngs modul (E) er så enkelt som å lese en spennings- og belastningsverdi fra en graf og dele spenningen med belastningen.

Stress (sigma) er relatert til belastning (epsilon) gjennom ligningen:

Dette forholdet er bare gyldig i regioner der Hookes lov er gyldig. Hookes lov sier at en gjenopprettende kraft er til stede i et elastisk materiale som er proporsjonalt med avstanden materialet har blitt strukket. Siden flytespenning er det punktet der plastisk deformasjon oppstår, markerer den slutten på det elastiske området. Bruk denne ligningen til å estimere en avkastningsspenningsverdi.

Den vanligste tekniske tilnærmingen for flydespenning er 0,2 prosent offsetregelen. For å anvende denne regelen, anta at avkastningen er 0,2 prosent, og multipliser med Youngs modul for materialet ditt:

For å skille denne tilnærmingen fra andre beregninger, kaller ingeniører dette noen ganger "offset yield stress".

Offset-metoden er gyldig for stress som oppstår langs en enkelt akse, men noen applikasjoner krever en formel som kan håndtere to akser. For disse problemene, bruk von Mises-kriteriene:

hvor σ₁ = maks. skjærspenning i x-retning, σ₂ = y-retning maks skjærspenning og σ (y) = flydespenning.