Osna napetost opisuje količino sile na enoto površine prečnega prereza, ki deluje v vzdolžni smeri žarka ali osi. Osni stres lahko povzroči stiskanje, zaponko, podaljšanje ali odpoved člana. Nekateri deli, ki bi lahko občutili osno silo, so gradbeni nosilci, čepi in različne vrste jaškov. Najenostavnejša formula za osno napetost je sila, deljena s površino preseka. Vendar sila, ki deluje na ta prerez, morda ni takoj očitna.
Določite velikost sile, ki deluje neposredno normalno (pravokotno) na prerez. Če na primer linearna sila doseže presek pod kotom 60 stopinj, le del te sile neposredno povzroči osno napetost. S sinusom trigonometrične funkcije določite, kako pravokotna je sila na obraz; aksialna sila je enaka velikosti sile, pomnožene s sinusom vpadnega kota. Če sila vstopi na 90 stopinj proti obrazu, je 100 odstotkov sile osna sila.
Izračunajte skupni moment, ki deluje na prerez, ki nas zanima. Za statični žarek bo ta trenutek enak in nasproten vsoti trenutkov, ki delujejo na obeh straneh prereza. Obstajata dve vrsti momentov: neposredni momenti, kot jih uporablja konzolna opora, in trenutki, ki jih okoli prereza ustvarijo navpične sile. Trenutek zaradi navpične sile je enak njeni velikosti, pomnoženi z oddaljenostjo od točke zanimanja. S funkcijo kosinus izračunajte navpično komponento vseh linearnih sil, ki delujejo na konce osi.
Izračunajte osno napetost zaradi trenutkov. Ko trenutek deluje na os, ustvari napetost v zgornji ali spodnji polovici osi in stiskanje v drugi. Napetost je enaka nič vzdolž črte, ki poteka skozi sredino osi (imenovane nevtralna os) in se linearno povečuje proti njenemu zgornjemu in spodnjemu robu. Formula napetosti zaradi upogibanja je (M * y) / I, kjer je M = moment, y = višina nad nevtralno osjo ali pod njo in I = vztrajnostni moment na težišču osi. Inercijski trenutek si lahko predstavljate kot sposobnost žarka, ki se upira upogibanju. To številko je najlažje dobiti iz tabel prejšnjih izračunov za običajne oblike preseka.
Reference
- "Priročnik za pregled FE: Hitra priprava na splošne osnove tehničnega izpita"; Michael R. Lindburg; 2006
O avtorju
Brad Painting s sedežem v metropolitanskem Clevelandu v zvezni državi Ohio piše o zdravju, tehnologiji in okolju. Njegove izkušnje vključujejo pisanje gradiv za usposabljanje, načrtov upravljanja in različnih samostojnih člankov. Painting je diplomiral iz strojništva na univerzi Ohio in je specializiran za oblikovanje zelenih stavb.
Foto krediti
Slika Cog Wheels Alis iz Fotolia.com