Осевое напряжение описывает величину силы на единицу площади поперечного сечения, которая действует в продольном направлении балки или оси. Осевое напряжение может привести к сжатию, деформации, удлинению или разрушению элемента. Некоторые детали, которые могут испытывать осевое усилие, - это балки, шпильки и различные типы валов. Самая простая формула для осевого напряжения - это сила, деленная на площадь поперечного сечения. Однако сила, действующая на это поперечное сечение, может быть не сразу очевидна.
Определите величину силы, действующей перпендикулярно (перпендикулярно) поперечному сечению. Например, если линейная сила встречает поперечное сечение под углом 60 градусов, только часть этой силы непосредственно вызывает осевое напряжение. Используйте синус тригонометрической функции, чтобы определить, насколько перпендикулярна сила к лицу; осевая сила равна величине силы, умноженной на синус угла падения. Если сила действует под углом 90 градусов к лицу, 100 процентов силы составляет осевая сила.
Рассчитайте полный момент, действующий на интересующее поперечное сечение. Для статической балки этот момент будет равен сумме моментов, действующих по обе стороны от поперечного сечения, и противоположен ей. Есть два типа моментов: прямые моменты, прикладываемые консольной опорой, и моменты, создаваемые относительно поперечного сечения вертикальными силами. Момент, создаваемый вертикальной силой, равен ее величине, умноженной на расстояние от точки интереса. Используйте функцию косинуса, чтобы вычислить вертикальную составляющую любых линейных сил, приложенных к концам оси.
Рассчитайте осевое напряжение из-за моментов. Когда момент действует на одну ось, он создает напряжение в верхней или нижней ее половине и сжатие в другой. Напряжение равно нулю на линии, проходящей через центр оси (называемой нейтральной осью), и линейно увеличивается к ее верхнему и нижнему краю. Формула для напряжения из-за изгиба: (M * y) / I, где M = момент, y = высота над или под нейтральной осью, а I = момент инерции в центре тяжести оси. Вы можете думать о моменте инерции как о способности балки сопротивляться изгибу. Это число легче всего получить из таблиц предыдущих расчетов для обычных форм поперечного сечения.
Рекомендации
- «Пособие по обзору FE: быстрая подготовка к общему экзамену по основам инженерного дела»; Майкл Р. Линдбург; 2006
об авторе
Брэд Живопись, проживающий в столичном городе Кливленд, штат Огайо, пишет о здоровье, технологиях и окружающей среде. Его опыт включает написание учебных материалов, управленческих планов и различных статей для фрилансеров. Живопись получила степень бакалавра наук в области машиностроения в Университете Огайо и специализируется на проектировании экологичных зданий.
Фото Кредиты
Изображение зубчатых колес от Алис из Fotolia.com