Stresul axial descrie cantitatea de forță pe unitate de zonă a secțiunii transversale care acționează în direcția longitudinală a unei grinzi sau a unei axe. Stresul axial poate provoca comprimarea, cataramarea, alungirea sau defectarea unui membru. Unele părți care ar putea experimenta forța axială sunt grinzile de construcție, știfturile și diferite tipuri de arbori. Cea mai simplă formulă pentru tensiunea axială este forța împărțită la aria secțiunii transversale. Cu toate acestea, forța care acționează asupra secțiunii transversale poate să nu fie imediat evidentă.
Determinați magnitudinea forței care acționează direct normal (perpendicular) față de secțiunea transversală. De exemplu, dacă o forță liniară îndeplinește secțiunea transversală la un unghi de 60 de grade, doar o porțiune din acea forță provoacă în mod direct stres axial. Utilizați funcția trigonometrică sine pentru a măsura cât de perpendiculară este forța față; forța axială este egală cu magnitudinea forței de sinusul unghiului incident. Dacă forța intră la 90 de grade față, 100% din forță este forță axială.
Calculați momentul total care acționează asupra secțiunii transversale de interes. Pentru un fascicul static, acest moment va fi egal și opus sumei de momente care acționează de ambele părți ale secțiunii transversale. Există două tipuri de momente: momente directe, aplicate de un suport în consolă și momente create în jurul secțiunii transversale de forțe verticale. Momentul datorat unei forțe verticale este egal cu magnitudinea sa de distanța față de punctul de interes. Utilizați funcția cosinus pentru a calcula componenta verticală a oricăror forțe liniare aplicate capetelor axei.
Calculați tensiunea axială datorată momentelor. Când un moment acționează pe o axă, creează tensiune fie în jumătatea superioară, fie în cea inferioară a acesteia, și compresie în cealaltă. Stresul este zero de-a lungul liniei care trece prin centrul axei (numită axa neutră) și crește liniar atât către marginea sa superioară, cât și pentru cea inferioară. Formula pentru tensiunea datorată îndoirii este (M * y) / I, unde M = moment, y = înălțimea deasupra sau sub axa neutră și I = momentul de inerție la centroul axului. Vă puteți gândi la momentul de inerție ca la capacitatea unui fascicul de a rezista la îndoire. Acest număr este cel mai ușor de obținut din tabelele calculelor anterioare pentru formele secțiunii transversale comune.
Referințe
- „Manualul de revizuire FE: Pregătirea rapidă pentru examenul fundamentelor generale ale ingineriei”; Michael R. Lindburg; 2006
Despre autor
Cu sediul în zona metropolitană Cleveland, Ohio, Brad Painting scrie despre subiecte de sănătate, tehnologie și mediu. Experiența sa include scrierea de materiale de instruire, planuri de management și diverse articole independente. Pictura a obținut o licență în inginerie mecanică de la Universitatea Ohio și este specializată în proiectarea clădirilor ecologice.
Credite foto
Imagine Cog Wheels de Alis de la Fotolia.com