Axiell spänning beskriver mängden kraft per enhet tvärsnittsarea som verkar i längdriktningen av en balk eller axel. Axiell stress kan orsaka att ett medlem komprimeras, spänns, förlängs eller misslyckas. Vissa delar som kan uppleva axiell kraft är att bygga bjälkar, tappar och olika typer av axlar. Den enklaste formeln för axiell spänning är kraft dividerat med tvärsnittsarea. Kraften som verkar på det tvärsnittet kanske inte är omedelbar uppenbar.
Bestäm kraftens storlek som verkar direkt normalt (vinkelrätt) mot tvärsnittet. Till exempel, om en linjär kraft möter tvärsnittet i en 60-graders vinkel, orsakar endast en del av den kraften direkt axiell spänning. Använd den trigonometriska funktionen sinus för att mäta hur vinkelrätt kraften är mot ansiktet. den axiella kraften är lika med storleken på kraften gånger sinus för infallsvinkeln. Om kraften går in vid 90 grader mot ansiktet är 100 procent av kraften axiell kraft.
Beräkna det totala ögonblick som verkar på tvärsnittet av intresse. För en statisk stråle kommer detta moment att vara lika och motsatt summan av moment som verkar på vardera sidan av tvärsnittet. Det finns två typer av ögonblick: direkta ögonblick, som appliceras av ett utskjutande stöd, och ögonblick som skapas kring tvärsnittet av vertikala krafter. Momentet på grund av en vertikal kraft är lika med dess storlek gånger dess avstånd från intressepunkten. Använd cosinusfunktionen för att beräkna den vertikala komponenten av alla linjära krafter som appliceras på axelns ändar.
Beräkna axiell spänning på grund av ögonblick. När ett ögonblick verkar på en axel skapar det spänning i antingen den övre eller nedre halvan av den och kompression i den andra. Spänningen är noll längs linjen som går genom axelns centrum (kallad neutralaxel) och ökar linjärt mot både dess övre och nedre kant. Formeln för spänning på grund av böjning är (M * y) / I, där M = moment, y = höjden över eller under den neutrala axeln, och I = tröghetsmomentet vid axelns centroid. Du kan tänka på tröghetsmoment som en stråls förmåga att motstå böjning. Detta nummer är lättast att få från tabeller med tidigare beräkningar för vanliga tvärsnittsformer.
Referenser
- "FE Review Manual: Rapid Preparation for the Gereral Fundamentals of Engineering Exam"; Michael R. Lindburg; 2006
Om författaren
Brad Painting är baserad i storstadsområdet Cleveland, Ohio och skriver om hälso-, teknik- och miljöfrågor. Hans erfarenhet inkluderar att skriva utbildningsmaterial, ledningsplaner och olika frilansartiklar. Måleri har en kandidatexamen i maskinteknik från Ohio University och specialiserat sig på design av gröna byggnader.
Fotokrediter
Kugghjul bild av Alis från Fotolia.com